WO2024256675A1 - 3d marking method - Google Patents
3d marking method Download PDFInfo
- Publication number
- WO2024256675A1 WO2024256675A1 PCT/EP2024/066639 EP2024066639W WO2024256675A1 WO 2024256675 A1 WO2024256675 A1 WO 2024256675A1 EP 2024066639 W EP2024066639 W EP 2024066639W WO 2024256675 A1 WO2024256675 A1 WO 2024256675A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- resin
- photocrosslinkable
- marker
- substrate
- nanoparticles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
- B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
- B42D25/40—Manufacture
- B42D25/405—Marking
- B42D25/425—Marking by deformation, e.g. embossing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
- B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
- B42D25/30—Identification or security features, e.g. for preventing forgery
- B42D25/36—Identification or security features, e.g. for preventing forgery comprising special materials
- B42D25/378—Special inks
- B42D25/387—Special inks absorbing or reflecting ultraviolet light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B42—BOOKBINDING; ALBUMS; FILES; SPECIAL PRINTED MATTER
- B42D—BOOKS; BOOK COVERS; LOOSE LEAVES; PRINTED MATTER CHARACTERISED BY IDENTIFICATION OR SECURITY FEATURES; PRINTED MATTER OF SPECIAL FORMAT OR STYLE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DEVICES FOR USE THEREWITH AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; MOVABLE-STRIP WRITING OR READING APPARATUS
- B42D25/00—Information-bearing cards or sheet-like structures characterised by identification or security features; Manufacture thereof
- B42D25/40—Manufacture
- B42D25/45—Associating two or more layers
Definitions
- the present invention relates to the marking of products, in particular for the purposes of combating counterfeiting, the traceability and authentication of said products.
- the so-called “Stamping” process proposes a method of manufacturing 3D patterns based on photoluminescent nanoparticles, applicable directly to the surface without a transfer step.
- Platel et al Applied Nanomaterials 201, 4, 3537-3544 describes the production of 3D patterns in epoxy resin, with specific geometry, in which colloidal quantum dots are incorporated.
- the present invention therefore aims at a method of 3D marking of a substrate, said method comprising: The application to a surface of said substrate of a polymeric bonding layer by means of a first photocrosslinkable resin, and the crosslinking of this resin;
- a flexible and transparent stamp comprising at least one topographically structured pattern on said resin applied to the substrate, generating a 3D pattern
- the present invention also aims at a method of 3D marking of a substrate, said method comprising:
- a flexible and transparent stamp comprising at least one topographically structured pattern on said resin applied to the substrate, generating a 3D pattern
- the patterns produced by the method can address different types of geometry and surface nature (curved/flat, metal, glass, fibers, polymer, etc.). It has been demonstrated, among other things, that an increase in the height of the microstructured patterns results in an increase in the overall photoluminescence signal, which can also make it possible to use nanoparticles with low quantum yield.
- the method according to the invention makes it possible to generate an interpenetrating network of polymers (IPNs) whose networks are formed according to the same polymerization mechanism or even IPNs combining two entangled networks of polymers of the same nature or of a different nature, preferably of the same nature, whose properties are different from those of the simple network and the same polymer.
- IPNs interpenetrating network of polymers
- the nature of the substrate is not limited. It may in particular be chosen from metals, their alloys and their oxides, such as aluminum, steel, indium-tin oxide; cellulose derivatives such as paper; cardboard, whether or not comprising fillers, sizing, bleaching agents); silicon; fabrics; glasses; ceramics; polymers formulated in particular in the form of plastics, paints, or varnishes and such as polyethylene terephthalate (PET) or the cyclic olefin-polyethylene copolymer, of formula, respectively:
- metals, their alloys and their oxides such as aluminum, steel, indium-tin oxide
- cellulose derivatives such as paper; cardboard, whether or not comprising fillers, sizing, bleaching agents
- silicon fabrics
- glasses ceramics
- the substrate may optionally be covered with a surface coating layer, such as paint and/or varnish, a protective layer such as an anti-corrosion protective coating; and/or a bonding layer, such as the layers resulting from chemical treatments (cleaning, degreasing, pickling, passivation, etc.), electrochemical treatments (such as chromic anodic oxidation (OAC), sulfuric anodic oxidation (OAS), hard anodic oxidation (OAD), deposits of zinc, nickel, chromium, tin, precious metals, etc.; galvanization, etc.), and combinations thereof.
- a surface coating layer such as paint and/or varnish
- a protective layer such as an anti-corrosion protective coating
- a bonding layer such as the layers resulting from chemical treatments (cleaning, degreasing, pickling, passivation, etc.), electrochemical treatments (such as chromic anodic oxidation (OAC), sulfuric anodic oxidation (OAS), hard anodic oxidation (O
- photocurable refers to the ability of the resin to crosslink when exposed to light, visible or UV.
- a photocurable resin is a photosensitive resin that changes state and transforms into material under the action of visible or UV light.
- the photocrosslinkable resins according to the invention are therefore typically chosen from photosensitive resins which must remain transparent at the emission wavelength of the photoluminescent nanoparticles used.
- These resins are generally polymers (also called polymer matrix), preferably chosen from epoxy resins due to their good inherent adhesion, mechanical and thermal resistance properties.
- the glues, resins or films that can be crosslinked with UV used for example in optical adhesion and/or protection processes such as the OG type 147, 116, 317 lllumabond ranges, the NOA, NVA, UVS ranges offered by Epoxy Technologies or the CN SR range offered by STARTOMER/Arkema; the resins or films photosensitive materials used in microelectronics such as the SU8 - SU8 2000 - SU8 3000, KMPR, KMSF ranges, offered by KAYAKU, the AZ and Ordyl ranges offered by Microchemicals, the DF range from Dupont; polymers used in LIV 3D / SLA printing by manufacturers such as Buckdown, Anycubic.
- optical adhesion and/or protection processes such as the OG type 147, 116, 317 lllumabond ranges, the NOA, NVA, UVS ranges offered by Epoxy Technologies or the CN SR range offered by STARTOMER/Arke
- epoxy type resins such as the S1813EPO-TEK OG142-87 resin marketed by Epoxy Technology Inc.
- the resins are markers.
- marker refers to the property that allows it to be identified and traced by photoluminescence.
- the term “marker” therefore refers here to a photoluminescent agent (ie) its ability to be detectable by photoluminescence.
- photoluminescence refers to the phenomenon of light emission such as fluorescence or phosphorescence following the reaction of said resin subject to "excitation” by exposure to ultraviolet (UV), visible or infrared optical radiation.
- Photocurable resins may be intrinsically labeling or, alternatively, loaded with a label. Photocurable resins may also be intrinsically labeling and loaded with a label.
- photocrosslinkable resins are intrinsically markers in that they are detectable by photoluminescence without the addition of an exogenous marker agent.
- the resins are photocrosslinkable in the UV, thus rendering photoluminescence in the visible.
- photocrosslinkable photoluminescent resin the resins mentioned above.
- biosourced photocrosslinkable photoluminescent resins such as resins derived from plants and more particularly from soybean oil, such as for example linoleic acid derivatives, such as EcoUV type resins marketed by Anycubic.
- Biosourced resins can also be derived from monomers or oligomers of the (methyl)acrylate family with a biorenewable carbon (or BRC) content, such as the family of biosourced methyl acrylates of the Sarbio type marketed by Arkema, or even epoxies.
- the photocrosslinkable marker resin is a photoluminescent bio-based resin.
- the photocrosslinkable resins are loaded with a marker agent.
- the marker-loaded photocrosslinkable resin is then referred to as a “nanocomposite” comprising a crosslinkable resin in which a marker is integrated, such as a photoluminescent nanoparticle or a quantum dot for example.
- the photocrosslinkable marker resin is loaded in that it comprises such a marker.
- the first resin and/or the photocrosslinkable marker resin is chosen from resins with ester functions.
- a marker is any photoluminescent agent.
- the marker consists of marker nanoparticles, such as photoluminescent nanoparticles.
- nanoparticles suitable for the invention may be chosen from photoluminescent nanoparticles that are dispersible and stable in the solvent used to dilute/dissolve the resin. Nanoparticles in powder form may also be used if they can be redispersed in this medium.
- photoluminescent nanoparticles are commercially available such as semiconductor quantum dots ZnCdS/CdZnS, ZnCdSe/CdZnS and CdSe/CdS/CdZnS, CdSe/ZnS, CdSe@CdS, PbS, InP, carbon dots; lantanide ion-doped nanoparticles; perovskite-type nanoparticles, etc.
- the choice of the marker can be adjusted according to their nature, i.e. the elements composing them (classically Cd, Se, Pb, Si, C, Ce, In, S, Zn, Cu, perovskite, etc.) according to the level of acceptable safety or toxicity; their quantum yield, it being understood that a low quantum yield, a guarantee of a higher level of safety, may imply a more powerful excitation source and a more sensitive detection device; their absorption and emission wavelengths corresponding to the excitation sources and to the desired detection sensor; their photostability to temperature and humidity, depending on the expected operating ranges.
- Nanoparticles are commercially available, for example from Nanowerk and AZNano including Nanopartz, Cd-bioparticles, Quantum solutions, Sigma Aldrich, Merck, Ossila, American Elements, Nanoshel, Quantum Nanotech, ACS Material, Nexdot, Nano N.O.M., etc.
- quantum dots we can notably cite lnP@ZnS, (Tessier et al Chemical matters 2018, 30, 6877-6883) or CdSe@CdS.
- the resin When the resin includes marker nanoparticles, it is hereinafter referred to as a nanocomposite.
- the method further comprises the step of preparing the photocrosslinkable marker resin by mixing said marker nanoparticles with said photocrosslinkable resin, prior to the step of applying said photocrosslinkable marker resin thus obtained.
- said nanocomposite can be prepared from a suspension of said marker nanoparticles in a solvent, by mixing the suspension in said photocrosslinkable resin, and evaporating said solvent.
- said nanocomposite can be prepared from a suspension of said marker nanoparticles in a solvent, then evaporation of the solvent and dispersion of the nanoparticles in the resin.
- the solvent is chosen from solvents also allowing solubilization/dilution of the resin.
- the method may further comprise, prior to the step of mixing the nanoparticles with said resin, dispersing said nanoparticles in an organic solvent, such as in particular chosen from chloroform, xylene, acetone, preferably xylene.
- the suspension comprises less than 20% by mass, preferably less than 10% by mass of nanoparticles to maintain the crosslinking of the nanocomposite.
- drying is preferably carried out until a viscosity close to the viscosity of the resin is obtained: this drying can be carried out by evaporation of the solvent, in particular by natural evaporation.
- IPN interpenetrating polymer network
- Interpenetrating polymer networks are defined as a combination of two or more polymer networks synthesized and crosslinked in juxtaposition.
- the entanglements of the two crosslinked polymers give rise to a “forced miscibility” compared to polymer blends, which are usually incompatible.
- this structuring has good dimensional stability over time.
- RIPs can be obtained by two synthesis routes: sequential synthesis and in situ synthesis, preferably by sequential synthesis, by application and/or adaptation of the method described by Sperling et al. Advances in chemistry series 1994, 239, 3.
- the method according to the invention comprises the creation of a crosslinked polymeric bonding layer.
- the method further comprises, prior to the application of said photocrosslinkable marker resin: the application of a polymeric bonding layer, typically a layer of a photocrosslinkable resin,
- a “stamp” or “stamp” is a topographically structured element that is transparent to UV, shapeable/structurable and inert with respect to the resin or nanocomposite. It can be made of silicone such as PDMS or thermoplastic polymer such as PET, or glass for example. It is preferably flexible. It can be implemented by different techniques: micromolding on a master mold containing the structures/patterns of interest (itself produced by photolithography, microfabrication or AM processes), by thermal nanoimprinting, AM, electron beam lithography (EBL), two-photon photopolymerization, inkjet printing, etc.
- the microstructures of the master mold can be produced by UV photolithography processes on SU8 type photosensitive resins or laminated dry films.
- the mold can then be silanized by liquid or gaseous means in order to facilitate the subsequent demolding of the PDMS stamp.
- PDMS can then be cast on the master mold and thermally crosslinked before being cut to size.
- the stamp patterns After printing the stamp on the nanocomposite, there may remain a residual thickness of a few pm of nanocomposite which will cover the entire surface.
- the height of the stamp patterns is advantageously greater than the residual thickness, typically greater than 5 pm of the residual thickness.
- the 3D printed pattern can be of any shape, geometry, including any type of coding or their combination including alphanumeric text, logo, drawing, data matrix, bar code, QR code, bleam, etc., of size from mm to pm and can in fact include a significant density of stored information.
- the unique light signature of the pattern (due to the random distribution of particles in the volume) which allows authentication by light signature of the product.
- the pattern can be integrated directly into the surface of a final product, downstream of its manufacture, including on a curved substrate and for variable dimensions (nanometric to centimetric).
- the pattern may be detectable or undetectable to the naked eye, and is compatible with different reading means depending on the size of the pattern, such as an atomic force microscope, a camera or photo device equipping an optical microscope, the camera of a smartphone equipped or not with clip-on lenses, etc.
- This application can be assisted by any means, such as a laminator, press, etc.
- exposure can be carried out for a variable duration, depending in particular on the power of the UV lamp.
- exposure of the order of a minute may be suitable, it being understood that the more powerful the lamp, the shorter the duration.
- the method may further comprise any of the following steps, as well as any combination thereof:
- This step includes one or more pre-treatments of the substrate chosen from among in particular: chemical pre-treatments such as cleaning, degreasing, stripping, passivation etc., for example in order to improve its hydrophilicity, electrochemical pre-treatments such as anodic oxidation pre-treatments with or without sealing: chromic anodic oxidation (OAC), sulfuric anodic oxidation (OAS), hard anodic oxidation (OAD), TSA; passivations; chemical conversions for example to trivalent chromium: surtec 650, TCS PACS, lanthanum or to hexavalent chromium: alodine; electrodeposition of deposits of zinc, nickel, cadmium, chromium, tin, precious metals, etc.; galvanization; their combinations.
- chemical pre-treatments such as cleaning, degreasing, stripping, passivation etc.
- electrochemical pre-treatments such as anodic oxidation pre-treatments with or without sealing: chro
- this step can also include the application of transparent photocrosslinkable resin, in order to saturate the pores of the substrate (the photocrosslinkable marker resin which will be structured by the buffer will then be applied to this saturated surface of the substrate);
- the method according to the invention can also include a step of encapsulating the pattern thus created:
- depositing an encapsulation layer can have the following advantages: o Physical protection of the created 3D pattern; o Planarization of the layer.
- the encapsulation layer is advantageously transparent to the emission of the marker and/or has a thickness allowing the marker to be read: typically, the thickness of the encapsulation layer is greater than twice the height of the pattern created.
- the method according to the invention comprises the steps of: - the application of a polymeric bonding layer to a surface of the substrate by means of a first photocrosslinkable resin and the crosslinking of this resin;
- the process preferably comprises the following steps:
- pre-treatment of the substrate by sulfuric anodic oxidation application of a crosslinked polymeric bonding layer; prior to the step of mixing photoluminescent particles with the photocrosslinkable resin, dispersing said photoluminescent nanoparticles in xylene.
- the method preferably comprises the following steps: optionally pre-treatment of the substrate by electrodeposition of cadmium or zinc-nickel or silver plating, prior to the step of mixing photoluminescent particles with the photocrosslinkable resin, dispersing said photoluminescent nanoparticles in xylene or chloroform.
- the present invention also aims at a method for detecting an object comprising a substrate marked by a method according to the invention, said detection method comprising: reading the marked substrate; comparing the read 3D pattern with the marked 3D pattern.
- the reading of the 3D pattern produced can be done according to one or more of the 3 reading/security levels: visible to the naked eye, detectable using a simple optical reader for example and/or detectable in the laboratory using a dedicated optical bench/expert equipment.
- Figure 1 schematizes the development of a micro-structuring marking of an interpenetrating polymer network (IPN) by UV-assisted nano-imprint on a substrate.
- IPN interpenetrating polymer network
- Figure 2 illustrates a sequential synthesis of RIP of OG-142 epoxy (2) and bio-based resin (3) with or without QD on a support (1).
- Figure 3 is a snapshot of a 2024 aluminum alloy test piece treated with a tag.
- Figure 4A and Figure 4B are photos of the RIP OG-142 tags + bio-based resin before (A) and after (B) the salt spray test for 168h under UVA (315-400 nm) - ALU 2024 support treated by TCS PACS chemical conversion
- test pieces 2024 aluminum test pieces treated with OAS fine sealing TCS PACS (chromium III) or treated by chemical conversion with trivalent chromium TCS PACS supplied by Aéroprotec (Example 1), and
- Example 2 - steel test pieces having undergone cadmium plating or zinc-nickel (Zn-Ni) treatment with or without finishing after treatment.
- the RIP was prepared by sequential sequence, illustrated by Figures 1 and 2: the first network formed (2), here the virgin OG-142 epoxy resin, was obtained by depositing on the substrate (1) a few drops of the latter using a FISNAR SL101 N fluid dispenser (with a pressure of 1.5 bar and a deposition time of 0.1 second).
- PDMS transparent unstructured poly (dimethyl-siloxane)
- a drop of bio-based nano-composite (3) or photoluminescent bio-based resin (3) (m drop— 10.2 mg) (3) is then deposited to be able to swell the first network and make a second layer, this time using the structured part of the PDMS mold (4) presenting the chosen label designs (QR code, alphanumeric code or bleam).
- the assembly is directly pressed manually by applying a support with a mass equal to 225 g on the mold (4) and exposing it (7) (5 minutes, at a height of 86 mm) using a UV torch with a power of 200 mW/cm 2 and a wavelength of 365 or 385 or 395 or 405 nm.
- the PDMS mold (4) is peeled off from the surface, leaving photoluminescent nano-composite structures (3) as labels on the surface (1).
- This technique makes it possible to prepare RIPs whose networks are formed according to the same polymerization mechanism or RIPs combining two entangled networks of polymers of the same nature, whose properties are different from those of the simple network and the same polymer.
- DSC Differential scanning calorimetry
- solvents such as ethanol, butanone, salt water, acidified water and COMORAL DXP solution can be used for cleaning metal parts.
- the solvent resistance of the tags is studied here. For this, the materials are rubbed for 30 s then immersed for 30 min in solvents of different polarity and solubility parameters (ethanol, butanone, salt water and acidified water). They are then wiped and dried for 15 min under a hood at room temperature.
- the product usage temperature must be between 60°- 80°C with a pH of 12.
- test pieces are immersed for 5 min in a beaker containing the COMORAL solution with mechanical stirring when the temperature is 70°C. They are then washed with distilled water and dried for 15 min under a host at room temperature.
- test is a way to check the quality of a metallic material with a protective coating against corrosion.
- the test is carried out in a corrosion chamber using the NSS test standard (NF ISO 9227) and ASTM B 117. Test characteristics
- the sodium chloride concentration in the prepared solution should be 50 gL 1 ⁇ 5 g.L' 1 .
- the temperature of the salt spray chamber must be 35 ⁇ 2°C.
- NMR nuclear magnetic resonance spectroscopy
- a fluorescence optical microscopy setup is used taking into account the photoluminescence characteristics of CdSe@CdS QDs.
- the excitation source is a light-emitting diode with a narrow emission band centered around 460 nm.
- a dichroic mirror with a cut-off wavelength of 505 nm is used to reflect this excitation source towards the CdSe@CdS QDs-based marker. In response, the latter emits a signal centered around the red (622-780 nm).
- Digital USB microscope The labels obtained can also be excited optically by a simple blue LED and observed using a digital USB microscope of the brand (Dino-Lite) at high magnification (250x) and with a resolution of 1.3 Megapixels the response obtained is retransmitted using a camera that will allow taking photos or videos.
- the obtained labels can also be observed by a smartphone equipped with a Lens Clip (magnification) after excitation by a blue LED.
- the reading is simple and is visible through a smartphone camera although the camera resolution and magnification may fluctuate depending on the quality of the smartphone camera, autofocus and digital zoom functions.
- Differential scanning calorimetry aims to determine, when possible, the glass transition temperatures of amorphous phases and the melting temperatures of crystalline phases.
- the aim is to obtain information on the composition of the phases, particularly in the case of partial miscibility.
- the first pass was carried out with a speed of 10°C.min -1 up to 130°C.
- the second pass was carried out at a speed of 10°C.min -1 up to 25°C.
- the third pass was carried out at a speed of 10°C.min -1 up to 130°C.
- Adhesion test o Adhesion to tape:
- the adhesion of the tag to the treated metal support depends on the exposure time, which allows the formation of the tag, to avoid any detachment of the tag when using 3M 2525 tape to be able to carry out this test.
- the tags studied were obtained for exposure times of 3 min and 5 min. For an exposure time greater than or equal to 5 minutes (per layer), good adhesion was observed and reading the bleam is always possible.
- a first observation of the different aged samples shows a detachment of the tag in the case where the RI P is made of the epoxy OG-142 and the bio-sourced nano-composite (CdSe@CdS) surely due to a mechanical degradation caused by the dispersion solvent of the CdSe@CdS QDs, namely chloroform which will lead to a lack of cohesion between the matrix of the photoluminescent bio-sourced resin and the CdSe@CdS QDs.
- the reading of the bleam is done on all the samples before and after aging.
- the RI P is made of OG-142 epoxy and bio-sourced nano-composite (CdSe@CdS)
- solvents such as ethanol, salt water or acidified water.
- butanone a strong degradation of the surface is observed with the tag leaving in certain areas.
- IPNs Interpenetrating Polymer Networks
- Infrared spectroscopy was used to better understand the different mechanisms that can take place within the RIP before and after aging.
- the chloroform that is part of the nano-composite has an absorption band characteristic of the C-CI bond present on the surface of the OG-142 epoxy.
- the chloroform therefore swelled the surface of the crosslinked OG-142 epoxy before polymerization of the bio-sourced nano-composite.
- the RIP consisting of OG-142 epoxy ( 1st layer) and bio-sourced nano-composite ( 2nd layer) has an extractable rate equal to 0.2% in the initial state and 0.15% when aged at 90°C and 65% relative humidity for 3 days.
- 1 H NMR analysis revealed the presence of chloroform in the extractable, confirming that the solvent is not completely evaporated during the process.
- the 2024 aluminum specimens are treated by chemical conversion with TCS PACS process, they will be placed in a corrosion chamber for 168 hours with an inclination angle of 20° and a pH of 7.07.
- the photos obtained after salt spray treatment for the RIPs made of OG-142 epoxy ( 1st layer) and bio-based resin ( 2nd layer) demonstrate that no priming or pitting at the level of the specimen or tags and the reading of the QR code is still possible.
- the TCS PACS treatment has no influence on the tag of the RIP made of virgin OG-142 epoxy and bio-based resin.
- the tag of the RIP made of OG-142 epoxy ( 1st layer) and bio-based resin ( 2nd layer) does not present any chemical or visual modification after the salt spray tests.
- Zone 1 we observe a strong absorption of water which will correspond to a dilution of the different chemical functions which constitute the RIP with disappearance of certain characteristic bands.
- the absorption band at 3466 cm -1 due to the elongation vibrations of the OH groups becomes increasingly wider with an increase in intensity; this may correspond to an absorption of water or to an accumulation of degradation products.
- the RIP matrix is made up of the elements C, O and the different metallic particles that constitute aluminum.
- the presence of black intermetallic particles of irregular shape precipitated on the surface of the tag made up of silicon (Si) and magnesium (Mg) is observed. From these results, two hypotheses were developed:
- the aluminum specimen consists of Mg and Si in the initial state which can combine to give magnesium silicide (Mg 2 Si) at the grain boundaries.
- the tag is resistant to solvents such as ethanol, butanone, salt water, acidified water and COMORAL solution: there is therefore complementary property between OG-142 epoxy and bio-sourced resin.
- the RI P is made up of the epoxy OG-142 and the bio-sourced nano-composite (CdSe@CdS), we observed:
- Example 1 Aluminum substrate
- Example 1.1 OG-142(5°) + CdSe@CdS dispersed in chloroform
- Example 1.3 OG-142(5°) + CdSe@CdS
- Example 1.4 RIP: OG-142 + biosourced nano-composite CdSe@CdS (2 layers)
- Example 1.8 OG-142 (25°) + CdSe@CdS dispersed in xylene
- Example 2 Aluminum substrate
- Example 2.1 OG-142(5°) + CdSe@CdS dispersed in chloroform
- Example 2.2 OG-142(5°) + Chloroform
- Example 2.4 RIP: OG-142 + bio-sourced nano-composite CdSe@CdS (2 layers)
- Example 2.6 Bio-based resin
- Example 2.7 OG-142 (25°) + xylene
- Example 2.9 RIP: OG-142 + biosourced R. (2 layers)
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
DESCRIPTION DESCRIPTION
PROCEDE DE MARQUAGE 3D 3D MARKING PROCESS
La présente invention concerne le marquage de produits, notamment à des fins de lutte anti-contrefaçon, la traçabilité et l’authentification desdits produits. The present invention relates to the marking of products, in particular for the purposes of combating counterfeiting, the traceability and authentication of said products.
Typiquement, il est possible de réaliser ce type de marquage par réalisation d’une étiquette qui est ensuite reportée/transférée sur le produit d’intérêt. Cela est par exemple le cas grâce à la technique d”assemblage de nanoparticules photoluminescentes par nanoxérographie (EP2964564 et FR3022043). Cependant la présence de l’étiquette transférée peut faciliter la détection et localisation du marqueur sur le produit et potentiellement restreindre la gamme des produits à étiqueter. Typically, it is possible to achieve this type of marking by producing a label that is then transferred/deferred onto the product of interest. This is the case, for example, using the technique of assembling photoluminescent nanoparticles by nanoxerography (EP2964564 and FR3022043). However, the presence of the transferred label can facilitate the detection and localization of the marker on the product and potentially restrict the range of products to be labeled.
Les autres technologies de marquage direct disponibles commercialement type laser, impression jet d’encre, pyrogravure présentent malgré tous des inconvénients entraînant une dégradation de la surface du produit et de son éventuel revêtement, ne sont pas résistantes chimiquement et peuvent s’avérer coûteuse et chronophage. Other commercially available direct marking technologies such as laser, inkjet printing and pyrography nevertheless have drawbacks resulting in degradation of the surface of the product and its possible coating, are not chemically resistant and can be costly and time-consuming.
Afin de lever ces inconvénients, le procédé dit « Stamping », relatif à cette invention, propose une méthode de fabrication de motifs 3D à base de nanoparticules photoluminescentes, applicables directement sur surface sans étape de transfert. In order to overcome these drawbacks, the so-called “Stamping” process, relating to this invention, proposes a method of manufacturing 3D patterns based on photoluminescent nanoparticles, applicable directly to the surface without a transfer step.
Platel et al Applied Nanomaterials 201 , 4, 3537-3544 décrit la réalisation de motifs 3D en résine époxy, à géométrie spécifique, dans laquelle des points quantiques colloïdaux (quantum dot) sont incorporés. Platel et al Applied Nanomaterials 201, 4, 3537-3544 describes the production of 3D patterns in epoxy resin, with specific geometry, in which colloidal quantum dots are incorporated.
Cependant, selon la nature du substrat, la nature du composite utilisé pour le marquage et les conditions de préparation, le marquage s’est révélé insatisfaisant. However, depending on the nature of the substrate, the nature of the composite used for marking and the preparation conditions, the marking proved unsatisfactory.
Il reste cependant à mettre à disposition de nouveaux procédés de marquage compatibles avec divers substrats, et notamment des substrats soumis à des conditions très drastiques notamment en termes de rayonnements UV ou autres, et/ou variations de température et/ou d’humidité qui peuvent par exemple entrainer un décollement, et/ou compatibles avec les exigences environnementales. However, it remains to make available new marking processes compatible with various substrates, and in particular substrates subjected to very drastic conditions, particularly in terms of UV or other radiation, and/or variations in temperature and/or humidity which can, for example, lead to detachment, and/or compatible with environmental requirements.
Selon un premier objet, la présente invention vise donc un procédé de marquage 3D d’un substrat, ledit procédé comprenant : L’application sur une surface dudit substrat d’une couche d’accroche polymérique au moyen d’une première résine photoréticulable, et la réticulation de cette résine; According to a first object, the present invention therefore aims at a method of 3D marking of a substrate, said method comprising: The application to a surface of said substrate of a polymeric bonding layer by means of a first photocrosslinkable resin, and the crosslinking of this resin;
L’application d’une résine marqueuse photoréticulable ; Application of a photocrosslinkable marker resin;
L’application d’un tampon flexible et transparent comportant au moins un motif structuré topographiquement sur ladite résine appliquée au substrat, générant un motif 3D ; Applying a flexible and transparent stamp comprising at least one topographically structured pattern on said resin applied to the substrate, generating a 3D pattern;
La réticulation sous UV du motif 3D généré. UV crosslinking of the generated 3D pattern.
Selon un autre objet, la présente invention vise encore un procédé de marquage 3D d’un substrat, ledit procédé comprenant : According to another object, the present invention also aims at a method of 3D marking of a substrate, said method comprising:
L’application d’une résine marqueuse photoréticulable sur une surface dudit substrat ; The application of a photocrosslinkable marker resin to a surface of said substrate;
L’application d’un tampon flexible et transparent comportant au moins un motif structuré topographiquement sur ladite résine appliquée au substrat, générant un motif 3D ; Applying a flexible and transparent stamp comprising at least one topographically structured pattern on said resin applied to the substrate, generating a 3D pattern;
La réticulation sous UV du motif 3D généré. UV crosslinking of the generated 3D pattern.
Selon l’invention, les motifs réalisés par le procédé peuvent adresser différents types de géométrie et nature de surfaces (courbe/plane, métal, verre, fibres, polymère, etc.). Il a été démontré entre autres qu’une augmentation de la hauteur des motifs microstructurés engendre une augmentation du signal global de photoluminescence, ce qui peut aussi permettre d’employer des nanoparticules de faible rendement quantique. Le procédé selon l’invention permet de générer un réseau interpénétré de polymères (RIPs) dont les réseaux se forment selon le même mécanisme de polymérisation ou encore des RIPs combinant deux réseaux enchevêtrés de polymères de même nature ou de nature différente, préférentiellement de même nature, dont les propriétés sont différentes de celles du réseau simple et du même polymère. According to the invention, the patterns produced by the method can address different types of geometry and surface nature (curved/flat, metal, glass, fibers, polymer, etc.). It has been demonstrated, among other things, that an increase in the height of the microstructured patterns results in an increase in the overall photoluminescence signal, which can also make it possible to use nanoparticles with low quantum yield. The method according to the invention makes it possible to generate an interpenetrating network of polymers (IPNs) whose networks are formed according to the same polymerization mechanism or even IPNs combining two entangled networks of polymers of the same nature or of a different nature, preferably of the same nature, whose properties are different from those of the simple network and the same polymer.
Le substrat The substrate
Selon l’invention, la nature du substrat n’est pas limitée. Il peut notamment être choisi parmi les métaux, leurs alliages et leurs oxydes, tels que l’aluminium, l’acier, l’oxyde d’indium-étain ; les dérivés cellulosiques tels que le papier ; le carton, comprenant ou non des charges, de l’encollage, des agents de blanchiment) ; le silicium ; les tissus ; les verres ; les céramiques ; les polymères formulés notamment sous forme de matières plastiques, peintures, ou vernis et tels que le polyéthylène téréphtalate (PET) ou encore le copolymère d’oléfine cyclique - polyéthylène, de formule, respectivement : According to the invention, the nature of the substrate is not limited. It may in particular be chosen from metals, their alloys and their oxides, such as aluminum, steel, indium-tin oxide; cellulose derivatives such as paper; cardboard, whether or not comprising fillers, sizing, bleaching agents); silicon; fabrics; glasses; ceramics; polymers formulated in particular in the form of plastics, paints, or varnishes and such as polyethylene terephthalate (PET) or the cyclic olefin-polyethylene copolymer, of formula, respectively:
Il est entendu que le substrat peut éventuellement être recouvert d’une couche de revêtement de surface, tel que peinture et/ou vernis, couche de protection comme par exemple un revêtement de protection anti-corrosion ; et/ou une couche d’accroche, comme par exemple les couches résultat de traitements chimiques (nettoyage, dégraissage, décapage, passivation etc..), électrochimiques (tels que l’oxydation anodique chromique (OAC), l’oxydation anodique sulfurique (OAS), l’oxydation anodique dure (OAD), les dépôts de zinc, nickel, chrome, étain, métaux précieux, etc. ; la galvanisation, etc..), et leurs combinaisons. It is understood that the substrate may optionally be covered with a surface coating layer, such as paint and/or varnish, a protective layer such as an anti-corrosion protective coating; and/or a bonding layer, such as the layers resulting from chemical treatments (cleaning, degreasing, pickling, passivation, etc.), electrochemical treatments (such as chromic anodic oxidation (OAC), sulfuric anodic oxidation (OAS), hard anodic oxidation (OAD), deposits of zinc, nickel, chromium, tin, precious metals, etc.; galvanization, etc.), and combinations thereof.
La résine The resin
Le terme « photoréticulable » désigne la capacité de la résine à réticuler lorsqu’elle est exposée à la lumière, visible ou UV. Ainsi, une résine photoréticulable est une résine photosensible qui change d’état et se transforme en matériau sous l’action de la lumière visible ou UV. The term "photocurable" refers to the ability of the resin to crosslink when exposed to light, visible or UV. Thus, a photocurable resin is a photosensitive resin that changes state and transforms into material under the action of visible or UV light.
Les résines photoréticulables selon l’invention sont donc typiquement choisies parmi les résines photosensibles qui doivent rester transparentes à la longueur d’onde d’émission des nanoparticules photoluminescentes employées. The photocrosslinkable resins according to the invention are therefore typically chosen from photosensitive resins which must remain transparent at the emission wavelength of the photoluminescent nanoparticles used.
Ces résines sont généralement des polymères (aussi désignée matrice polymère), préférentiellement choisies parmi les résines époxy du fait de leurs bonnes propriétés inhérentes d’adhésion, de tenue mécanique et thermique. These resins are generally polymers (also called polymer matrix), preferably chosen from epoxy resins due to their good inherent adhesion, mechanical and thermal resistance properties.
De nombreux polymères sont disponibles commercialement : Many polymers are commercially available:
Ainsi on peut citer les colles, résines ou films réticulables à l’UV, utilisés par exemple dans les procédés optiques d’adhésion et/ou protection tels que les gammes OG type 147, 116, 317 lllumabond, les gammes NOA, NVA, UVS proposées par Epoxy Technologies ou encore la gamme CN SR proposées par STARTOMER/Arkema; les résines ou films photosensibles utilisées en microélectronique tels que les gammes SU8 - SU8 2000 - SU8 3000, KMPR, KMSF, proposées par KAYAKU , les gammes AZ et Ordyl proposées par Microchemicals gamme DF de chez Dupont ; les polymères utilisés en impression LIV 3D / SLA chez les fabricants comme Buckdown, Anycubic. Thus, we can cite the glues, resins or films that can be crosslinked with UV, used for example in optical adhesion and/or protection processes such as the OG type 147, 116, 317 lllumabond ranges, the NOA, NVA, UVS ranges offered by Epoxy Technologies or the CN SR range offered by STARTOMER/Arkema; the resins or films photosensitive materials used in microelectronics such as the SU8 - SU8 2000 - SU8 3000, KMPR, KMSF ranges, offered by KAYAKU, the AZ and Ordyl ranges offered by Microchemicals, the DF range from Dupont; polymers used in LIV 3D / SLA printing by manufacturers such as Buckdown, Anycubic.
On peut plus particulièrement citer les résines de type époxy, telles que la résine S1813EPO-TEK OG142-87 commercialisée par Epoxy Technology Inc. Particular mention may be made of epoxy type resins, such as the S1813EPO-TEK OG142-87 resin marketed by Epoxy Technology Inc.
Selon l’invention, les résines sont marqueuses. According to the invention, the resins are markers.
Le terme « marqueur » utilisé ici désigne la propriété permettant d’être identifié et tracé par photoluminescence. Le terme « marqueur » fait donc ici référence à un agent photoluminescent (ie) sa capacité à être détectable par photoluminescence. The term "marker" as used herein refers to the property that allows it to be identified and traced by photoluminescence. The term "marker" therefore refers here to a photoluminescent agent (ie) its ability to be detectable by photoluminescence.
Le terme « photoluminescence » désigne le phénomène d'émission de lumière telle que fluorescence ou phosphorescence suite à la réaction de ladite résine sujette à une "excitation" par exposition à un rayonnement optique ultra-violet (UV), visible ou infra rouge. The term "photoluminescence" refers to the phenomenon of light emission such as fluorescence or phosphorescence following the reaction of said resin subject to "excitation" by exposure to ultraviolet (UV), visible or infrared optical radiation.
Les résines photoréticulables peuvent être intrinsèquement marqueuses ou, alternativement, chargées avec un marqueur. Les résines photoréticulables peuvent également être intrinsèquement marqueuses et être chargées avec un marqueur. Photocurable resins may be intrinsically labeling or, alternatively, loaded with a label. Photocurable resins may also be intrinsically labeling and loaded with a label.
Ainsi selon une première alternative, les résines photoréticulables sont intrinsèquement marqueuses en ce qu’elles sont détectables par photoluminescence sans ajout d’agent marqueur exogène. Thus, according to a first alternative, photocrosslinkable resins are intrinsically markers in that they are detectable by photoluminescence without the addition of an exogenous marker agent.
De préférence, les résines sont photoréticulables dans l’UV, rendant donc une photoluminescence dans le visible. Ainsi, à titre de résine photoréticulable photoluminescente les résines mentionnées ci-dessus. On peut aussi plus particulièrement mentionner les résines photoréticulables photoluminescentes biosourcées, telle que les résines issues de plantes et plus particulièrement d’huile de soja, comme par exemple les dérivés d’acide linoléique, tels que les résines de type EcoUV commercialisées par Anycubic. Les résines biosourcées peuvent également dériver de monomères ou oligomères de la famille des (méthyl)acrylate avec une teneur en carbone bio renouvelable (ou BRC), tels que la famille des acrylates de méthyle bio sourcé de type Sarbio commercialisées par Arkema, ou encore des époxy. Selon un mode de réalisation, la résine marqueuse photoréticulable est une résine biosourcée photoluminescente. Preferably, the resins are photocrosslinkable in the UV, thus rendering photoluminescence in the visible. Thus, as photocrosslinkable photoluminescent resin the resins mentioned above. We can also more particularly mention biosourced photocrosslinkable photoluminescent resins, such as resins derived from plants and more particularly from soybean oil, such as for example linoleic acid derivatives, such as EcoUV type resins marketed by Anycubic. Biosourced resins can also be derived from monomers or oligomers of the (methyl)acrylate family with a biorenewable carbon (or BRC) content, such as the family of biosourced methyl acrylates of the Sarbio type marketed by Arkema, or even epoxies. According to one embodiment, the photocrosslinkable marker resin is a photoluminescent bio-based resin.
Selon une seconde alternative, les résines photoréticulables sont chargées avec un agent marqueur. On désigne alors la résine photoréticulable chargée marqueuse de « nanocomposite » comprenant une résine réticulable dans laquelle est intégré un marqueur, tel qu’une nanoparticule photoluminescente ou un point quantique par exemple. According to a second alternative, the photocrosslinkable resins are loaded with a marker agent. The marker-loaded photocrosslinkable resin is then referred to as a “nanocomposite” comprising a crosslinkable resin in which a marker is integrated, such as a photoluminescent nanoparticle or a quantum dot for example.
Ainsi, selon un mode de réalisation, la résine marqueuse photoréticulable est chargée en ce qu’elle comprend un tel marqueur. Thus, according to one embodiment, the photocrosslinkable marker resin is loaded in that it comprises such a marker.
Selon un mode de réalisation, la première résine et/ou la résine marqueuse photoréticulable est choisie parmi les résines à fonctions esters. According to one embodiment, the first resin and/or the photocrosslinkable marker resin is chosen from resins with ester functions.
Le marqueur The marker
A titre de marqueur, on entend tout agent photoluminescent. A marker is any photoluminescent agent.
Selon un mode de réalisation, le marqueur est constitué de nanoparticules marqueuses, telles que les nanoparticules photoluminescentes. According to one embodiment, the marker consists of marker nanoparticles, such as photoluminescent nanoparticles.
En fonction des applications visées, plusieurs types de nanoparticules peuvent convenir. Typiquement, des nanoparticules convenant à l’invention peuvent être choisies parmi les nanoparticules photoluminescentes dispersables et stables dans le solvant utilisé pour diluer/dissoudre la résine. Des nanoparticules sous forme de poudres peuvent aussi être utilisées si elles peuvent être redispersées dans ce milieu. Depending on the intended applications, several types of nanoparticles may be suitable. Typically, nanoparticles suitable for the invention may be chosen from photoluminescent nanoparticles that are dispersible and stable in the solvent used to dilute/dissolve the resin. Nanoparticles in powder form may also be used if they can be redispersed in this medium.
De multiples nanoparticules photoluminescentes sont disponibles commercialement telles que les points quantiques (quantum dots) semiconducteurs ZnCdS/CdZnS, ZnCdSe/CdZnS et CdSe/CdS/CdZnS, CdSe/ZnS, CdSe@CdS, PbS, InP, carbon dots ; les nanoparticules dopées aux ions lantanides ; les nanoparticules de type pérovskite, etc. Multiple photoluminescent nanoparticles are commercially available such as semiconductor quantum dots ZnCdS/CdZnS, ZnCdSe/CdZnS and CdSe/CdS/CdZnS, CdSe/ZnS, CdSe@CdS, PbS, InP, carbon dots; lantanide ion-doped nanoparticles; perovskite-type nanoparticles, etc.
Le choix du marqueur peut être ajusté en fonction de leur nature, i.e. les éléments les composant (classiquement Cd, Se, Pb, Si, C, Ce, In, S, Zn, Cu, pérovskite, etc) selon le niveau d’innocuité ou toxicité acceptable ; de leur rendement quantique, étant entendu qu’un rendement quantique faible, gage de niveau de sécurité plus élevé, peut impliquer par une source d’excitation plus puissante et un appareil de détection plus sensible ; leurs longueurs d’onde d’absorption et d’émission correspondantes aux sources d’excitation et au capteur de détection désirée ; leur photostabilité à la température et à l’humidité, selon les gammes de fonctionnement escomptées. The choice of the marker can be adjusted according to their nature, i.e. the elements composing them (classically Cd, Se, Pb, Si, C, Ce, In, S, Zn, Cu, perovskite, etc.) according to the level of acceptable safety or toxicity; their quantum yield, it being understood that a low quantum yield, a guarantee of a higher level of safety, may imply a more powerful excitation source and a more sensitive detection device; their absorption and emission wavelengths corresponding to the excitation sources and to the desired detection sensor; their photostability to temperature and humidity, depending on the expected operating ranges.
De telles nanoparticules sont disponibles commercialement, par exemple auprès de Nanowerk et AZNano parmi lesquels Nanopartz, Cd-bioparticules, Quantum solutions, Sigma Aldrich, Merck, Ossila, American Elements, Nanoshel, Quantum Nanotech, ACS Material, Nexdot, Nano N.O.M., etc. Such nanoparticles are commercially available, for example from Nanowerk and AZNano including Nanopartz, Cd-bioparticles, Quantum solutions, Sigma Aldrich, Merck, Ossila, American Elements, Nanoshel, Quantum Nanotech, ACS Material, Nexdot, Nano N.O.M., etc.
A titre de points quantiques on peut notamment citer lnP@ZnS, (Tessier et al Chemical matters 2018, 30, 6877-6883) ou CdSe@CdS. As quantum dots, we can notably cite lnP@ZnS, (Tessier et al Chemical matters 2018, 30, 6877-6883) or CdSe@CdS.
Les marqueurs peuvent également être biosourcés comme par exemple les points quantiques à base de carbone. Markers can also be bio-based, such as carbon-based quantum dots.
Lorsque la résine comprend des nanoparticules marqueuses, elle est qualifiée ci- après de nanocomposite. When the resin includes marker nanoparticles, it is hereinafter referred to as a nanocomposite.
Ainsi, dans ce cas, le procédé comprend en outre l’étape de préparation de la résine marqueuse photoréticulable par mélange desdites nanoparticules marqueuses à ladite résine photoréticulable, préalablement à l’étape d’application de ladite résine marqueuse photoréticulable ainsi obtenue. Thus, in this case, the method further comprises the step of preparing the photocrosslinkable marker resin by mixing said marker nanoparticles with said photocrosslinkable resin, prior to the step of applying said photocrosslinkable marker resin thus obtained.
Plus particulièrement, ledit nanocomposite peut être préparé à partir d’une suspension desdites nanoparticules marqueuses dans un solvant, par mélange de la suspension dans ladite résine photoréticulable, et l’évaporation dudit solvant. More particularly, said nanocomposite can be prepared from a suspension of said marker nanoparticles in a solvent, by mixing the suspension in said photocrosslinkable resin, and evaporating said solvent.
Alternativement, ledit nanocomposite peut être préparé à partir d’une suspension desdites nanoparticules marqueuses dans un solvant, puis évaporation du solvant et dispersion des naoparticules dans la résine. Alternatively, said nanocomposite can be prepared from a suspension of said marker nanoparticles in a solvent, then evaporation of the solvent and dispersion of the nanoparticles in the resin.
Le solvant est choisi parmi les solvants permettant également de solubiliser/diluer la résine. Selon un mode de réalisation, le procédé peut comprendre en outre, préalablement à l’étape de mélange des nanoparticules à ladite résine, la mise en dispersion desdites nanoparticules dans un solvant organique, tel que notamment choisi parmi le chloroforme, le xylène, l’acétone, préférentiellement le xylène. The solvent is chosen from solvents also allowing solubilization/dilution of the resin. According to one embodiment, the method may further comprise, prior to the step of mixing the nanoparticles with said resin, dispersing said nanoparticles in an organic solvent, such as in particular chosen from chloroform, xylene, acetone, preferably xylene.
En général, la suspension comprend moins de 20% massique, de préférence moins de 10 % massique de nanoparticules pour conserver la réticulation du nanocomposite. Pour avoir une viscosité compatible avec la structuration ultérieure, le séchage est réalisé de préférence jusqu’à l’obtention d’une viscosité proche de la viscosité de la résine : ce séchage peut être réalisé par évaporation du solvant, notamment par évaporation naturelle. Typically, the suspension comprises less than 20% by mass, preferably less than 10% by mass of nanoparticles to maintain the crosslinking of the nanocomposite. To obtain a viscosity compatible with subsequent structuring, drying is preferably carried out until a viscosity close to the viscosity of the resin is obtained: this drying can be carried out by evaporation of the solvent, in particular by natural evaporation.
L’application de la couche d’accroche polymérique Application of the polymeric bonding layer
Le procédé comprend la création d’un réseau interpénétré de polymères (RI P).The process involves the creation of an interpenetrating polymer network (IPN).
Les réseaux interpénétrés de polymères (RIPs) sont définis comme une combinaison de deux réseaux, ou plus, de polymères synthétisés et réticulés en juxtaposition. Les enchevêtrements des deux polymères réticulés donnent lieu à une « miscibilité forcée » comparativement aux mélanges de polymères, qui sont habituellement incompatibles. En conséquence de la réticulation de chaque composant est que cette structuration a une bonne stabilité dimensionnelle dans le temps. Ces associations de polymères sont généralement effectuées afin de développer des matériaux présentant de meilleures propriétés mécaniques, une résistance accrue à la dégradation tout en estompant les défauts de chacun des deux polymères. Interpenetrating polymer networks (IPNs) are defined as a combination of two or more polymer networks synthesized and crosslinked in juxtaposition. The entanglements of the two crosslinked polymers give rise to a “forced miscibility” compared to polymer blends, which are usually incompatible. As a result of the crosslinking of each component, this structuring has good dimensional stability over time. These polymer associations are generally carried out in order to develop materials with better mechanical properties, increased resistance to degradation while blurring the defects of each of the two polymers.
Les RIPs peuvent être obtenus selon deux voies de synthèse : une synthèse séquentielle et une synthèse in situ, de préférence par synthèse séquentielle, par application et/ou adaptation de la méthode décrite par Sperling étal Advances in chemistry series 1994, 239, 3. RIPs can be obtained by two synthesis routes: sequential synthesis and in situ synthesis, preferably by sequential synthesis, by application and/or adaptation of the method described by Sperling et al. Advances in chemistry series 1994, 239, 3.
Ainsi, le procédé selon l’invention comprend la création d’une couche d’accroche polymérique réticulée. Ainsi, le procédé comprend en outre, préalablement à l’application de ladite résine photoréticulable marqueuse : l’application d’une couche d’accroche polymérique, typiquement une couche d’une résine photoréticulable, Thus, the method according to the invention comprises the creation of a crosslinked polymeric bonding layer. Thus, the method further comprises, prior to the application of said photocrosslinkable marker resin: the application of a polymeric bonding layer, typically a layer of a photocrosslinkable resin,
- la réticulation de cette résine. - the crosslinking of this resin.
Le tampon The stamp
On entend par « tampon » ou « timbre » un élément structuré topographiquement et transparent à l’UV, façonnable/structurable et inerte vis-à-vis de la résine ou du nanocomposite. Il peut être constitué de silicone tel que le PDMS ou de polymère thermoplastique tel que le PET, ou de verre par exemple. Il est souple de préférence. Il peut être mis en oeuvre par différentes techniques : micromoulage sur un moule maître comportant les structures/motifs d’intérêt (lui-même réalisé par des procédés de photolithographie, microfabrication ou FA), par nanoimpression thermique, FA, lithographie par faisceau d'électrons (EBL), photopolymérisation à deux photons, impression jet d’encre, etc... A "stamp" or "stamp" is a topographically structured element that is transparent to UV, shapeable/structurable and inert with respect to the resin or nanocomposite. It can be made of silicone such as PDMS or thermoplastic polymer such as PET, or glass for example. It is preferably flexible. It can be implemented by different techniques: micromolding on a master mold containing the structures/patterns of interest (itself produced by photolithography, microfabrication or AM processes), by thermal nanoimprinting, AM, electron beam lithography (EBL), two-photon photopolymerization, inkjet printing, etc.
Dans le cas classique d’un tampon en PDMS, les microstructures du moule maître peuvent être réalisées par des procédés de photolithographie UV sur des résines photosensibles type SU8 ou films secs laminés. Le moule peut être ensuite silanisé par voie liquide ou gazeuse afin de faciliter le démoulage postérieur du tampon PDMS. Du PDMS peut ensuite être coulé sur le moule maître et réticulé thermiquement avant d’être découpé à façon. In the classic case of a PDMS stamp, the microstructures of the master mold can be produced by UV photolithography processes on SU8 type photosensitive resins or laminated dry films. The mold can then be silanized by liquid or gaseous means in order to facilitate the subsequent demolding of the PDMS stamp. PDMS can then be cast on the master mold and thermally crosslinked before being cut to size.
Par ailleurs, concernant la réalisation du moule maître il a été constaté que l’intégrité mécanique peut être avantageusement assurée pour des motifs de résolution latérale supérieure à 8 pm. Furthermore, concerning the production of the master mold, it was found that mechanical integrity can be advantageously ensured for reasons of lateral resolution greater than 8 pm.
Après l’impression du tampon sur le nanocomposite, il peut rester une épaisseur résiduelle de quelques pm de nanocomposite qui va tapisser l’ensemble de la surface. La hauteur des motifs du tampon est avantageusement supérieure à l’épaisseur résiduelle, typiquement supérieure à 5 pm de l’épaisseur résiduelle. After printing the stamp on the nanocomposite, there may remain a residual thickness of a few pm of nanocomposite which will cover the entire surface. The height of the stamp patterns is advantageously greater than the residual thickness, typically greater than 5 pm of the residual thickness.
Le motif 3D The 3D pattern
Le motif 3D imprimé peut être de n’importe quelle forme, géométrie, incluant n’importe quel type de codage ou leur combinaison parmi lesquels un texte alphanumérique, logo, dessin, data matrix, code barre, QR code, bleam, etc, de taille du mm au pm et peut de fait comprendre une densité d’informations stockées importante. The 3D printed pattern can be of any shape, geometry, including any type of coding or their combination including alphanumeric text, logo, drawing, data matrix, bar code, QR code, bleam, etc., of size from mm to pm and can in fact include a significant density of stored information.
Différents niveaux de sécurité peuvent être possibles de par : Different levels of security can be possible through:
- La forme et la dimension du motif qui permet un marquage topographique ; à l’instar des QR-code, elle permet le stockage de l’information, l’identification et l’authentification topographique du produit. - The shape and size of the pattern that allows topographic marking; like QR codes, it allows the storage of information, identification and topographic authentication of the product.
- La signature lumineuse unique du motif (du fait de la répartition aléatoire des particules dans le volume) qui permet l’authentification par signature lumineuse du produit. Le motif peut être intégrable directement en surface d’un produit final, en aval de sa fabrication, y compris sur un substrat courbe et pour des dimensions variables (nanométriques à centimétriques). - The unique light signature of the pattern (due to the random distribution of particles in the volume) which allows authentication by light signature of the product. The pattern can be integrated directly into the surface of a final product, downstream of its manufacture, including on a curved substrate and for variable dimensions (nanometric to centimetric).
Le motif peut être détectable ou indétectable à l’œil nu, et est compatible avec différents moyens de lecture en fonction de la taille du motif, tels qu’un microscope à force atomique, une caméra ou appareil photo équipant un microscope optique, la caméra d’un smartphone équipé ou non d’objectifs clipsables, etc. The pattern may be detectable or undetectable to the naked eye, and is compatible with different reading means depending on the size of the pattern, such as an atomic force microscope, a camera or photo device equipping an optical microscope, the camera of a smartphone equipped or not with clip-on lenses, etc.
Le procédé The process
Selon l’invention, il comprend les étapes suivantes : According to the invention, it comprises the following steps:
L’application d’une couche d’accroche polymérique ; Application of a polymeric bonding layer;
L’application de la résine marqueuse à marquer ; Application of the marking resin to be marked;
L’application du tampon transparent comportant des motifs structurés topographiquement sur la couche de résine ; Application of the transparent stamp with topographically structured patterns on the resin layer;
Cette application peut être assistée par tout moyen, tel qu’une lamineuse, une presse, etc. This application can be assisted by any means, such as a laminator, press, etc.
La réticulation de la résine sous UV. Crosslinking of the resin under UV.
Typiquement, l’exposition peut être effectuée pendant une durée variable, dépendant notamment de la puissance de la lampe UV. A titre illustratif, une insolation de l’ordre de la minute peut convenir, étant entendu que plus la lampe est puissante, plus la durée est faible. Typically, exposure can be carried out for a variable duration, depending in particular on the power of the UV lamp. As an illustration, exposure of the order of a minute may be suitable, it being understood that the more powerful the lamp, the shorter the duration.
Typiquement, le procédé peut comprendre en outre l’une ou l’autre des étapes suivantes, ainsi que chacune de leur combinaison : Typically, the method may further comprise any of the following steps, as well as any combination thereof:
La préparation préalable éventuelle du substrat Possible prior preparation of the substrate
Cette étape comprend un ou plusieurs pré-traitements du substrat choisis parmi notamment : les pré-traitements chimiques tels que le nettoyage, dégraissage, décapage, passivation etc.., par exemple afin d’améliorer son hydrophilicité , les pré-traitements électrochimiques tels que les pré-traitements d’oxydation anodiques avec ou sans colmatage : oxydation anodique chromique (OAC), oxydation anodique sulfurique (OAS), l’oxydation anodique dure (OAD), TSA ; les passivations ; les conversions chimiques par exemple au chrome trivalent : surtec 650, TCS PACS, lanthane ou au chrome hexavalent : alodine ; l’électrodéposition de dépôts de zinc, nickel, cadmium, chrome, étain, métaux précieux, etc. ; la galvanisation ; leurs combinaisons. This step includes one or more pre-treatments of the substrate chosen from among in particular: chemical pre-treatments such as cleaning, degreasing, stripping, passivation etc., for example in order to improve its hydrophilicity, electrochemical pre-treatments such as anodic oxidation pre-treatments with or without sealing: chromic anodic oxidation (OAC), sulfuric anodic oxidation (OAS), hard anodic oxidation (OAD), TSA; passivations; chemical conversions for example to trivalent chromium: surtec 650, TCS PACS, lanthanum or to hexavalent chromium: alodine; electrodeposition of deposits of zinc, nickel, cadmium, chromium, tin, precious metals, etc.; galvanization; their combinations.
Avantageusement, si le substrat est poreux (tissu par exemple), cette étape peut comprendre également l’application de résine photoréticulable transparente, afin de saturer les pores du substrat (la résine marqueuse photoréticulable qui sera structurée par la tampon sera ensuite appliquée sur cette surface saturée du substrat) ; Advantageously, if the substrate is porous (fabric for example), this step can also include the application of transparent photocrosslinkable resin, in order to saturate the pores of the substrate (the photocrosslinkable marker resin which will be structured by the buffer will then be applied to this saturated surface of the substrate);
Le retrait du tampon postérieurement à l’étape de réticulation. Removal of the buffer after the crosslinking step.
Ceci peut être effectué par pelage, en veillant notamment à ne pas l’arracher. Si la réticulation est complète, il ne subsiste généralement aucun résidu de nanocomposite dans le tampon. Ce dernier peut au besoin être nettoyé en frottant mécaniquement à l’aide d’un écouvillon imbibé d’éthanol par exemple, en vue de sa réutilisation. This can be done by peeling, taking care not to tear it off. If the crosslinking is complete, there is generally no nanocomposite residue left in the pad. The latter can be cleaned if necessary by mechanical rubbing using a swab soaked in ethanol, for example, with a view to its reuse.
Le procédé selon l’invention peut également comprendre une étape d’encapsulation du motif ainsi créé : The method according to the invention can also include a step of encapsulating the pattern thus created:
Bien que facultatif, le dépôt d’une couche d’encapsulation peut présenter les avantages suivants : o Protection physique du motif 3D créé ; o Planarisation de la couche. Although optional, depositing an encapsulation layer can have the following advantages: o Physical protection of the created 3D pattern; o Planarization of the layer.
Selon un mode de réalisation, la couche d’encapsulation est avantageusement transparente à l’émission du marqueur et/ou présenter une épaisseur permettant la lecture du marqueur : typiquement, l’épaisseur de la couche d’encapsulation est supérieure à 2 fois la hauteur du motif créé. According to one embodiment, the encapsulation layer is advantageously transparent to the emission of the marker and/or has a thickness allowing the marker to be read: typically, the thickness of the encapsulation layer is greater than twice the height of the pattern created.
Selon un mode de réalisation plus particulier, le procédé selon l’invention comprend les étapes de : - l’application d’une couche d’accroche polymérique sur une surface du substrat au moyen d’une première résine photoréticulable et la réticulation de cette résine ; According to a more particular embodiment, the method according to the invention comprises the steps of: - the application of a polymeric bonding layer to a surface of the substrate by means of a first photocrosslinkable resin and the crosslinking of this resin;
- Intégration des nanoparticules photoluminescentes dans une résine réticulable sous UV ; - Integration of photoluminescent nanoparticles into a UV-crosslinkable resin;
- Dépôt de la résine chargée en nanoparticules sur la résine réticulée ; - Deposition of the resin loaded with nanoparticles on the crosslinked resin;
- Application d’un tampon flexible et transparent aux UVs (par exemple en silicone) comportant des motifs structurés topographiquement ; - Application of a flexible and UV-transparent stamp (e.g. silicone) with topographically structured patterns;
- Réticulation sous UV du motif 3D obtenu ; - UV crosslinking of the 3D pattern obtained;
- Dépôt d’un vernis planarisant recouvrant entièrement le motif 3D; - Deposit of a planarizing varnish completely covering the 3D pattern;
On peut citer les modes de réalisation préférentiels de l’invention : The preferred embodiments of the invention may be cited:
Lorsque le substrat est l’aluminium, le procédé comprend de préférence les étapes suivantes : When the substrate is aluminum, the process preferably comprises the following steps:
Eventuellement le pré-traitement du substrat par oxydation anodique sulfurique, l’application d’une couche d’accroche polymérique réticulée ; préalablement à l’étape de mélange de particules photoluminescentes à la résine photoréticulable, la mise en dispersion desdites nanoparticules photoluminescentes dans le xylène. Optionally, pre-treatment of the substrate by sulfuric anodic oxidation, application of a crosslinked polymeric bonding layer; prior to the step of mixing photoluminescent particles with the photocrosslinkable resin, dispersing said photoluminescent nanoparticles in xylene.
Lorsque le substrat est l’acier, le procédé comprend de préférence les étapes suivantes : éventuellement le pré-traitement du substrat par électrodéposition de cadmium ou zinc-nickel ou argentage, préalablement à l’étape de mélange de particules photoluminescentes à la résine photoréticulable, la mise en dispersion desdites nanoparticules photoluminescentes dans le xylène ou le chloroforme. When the substrate is steel, the method preferably comprises the following steps: optionally pre-treatment of the substrate by electrodeposition of cadmium or zinc-nickel or silver plating, prior to the step of mixing photoluminescent particles with the photocrosslinkable resin, dispersing said photoluminescent nanoparticles in xylene or chloroform.
Selon un autre objet, la présente invention vise également un procédé de détection d’un objet comprenant un substrat marqué par un procédé selon l’invention, ledit procédé de détection comprenant : la lecture du substrat marqué; la comparaison du motif 3D lu avec le motif 3D marqué. La lecture du motif 3D réalisé peut être faite suivant un ou plusieurs des 3 niveaux de lecture/sécurisation : visible à l’œil nu, détectable à l’aide d’un lecteur optique simple par exemple et/ou détectable en laboratoire à l’aide d’un banc optique dédié / équipement expert. According to another object, the present invention also aims at a method for detecting an object comprising a substrate marked by a method according to the invention, said detection method comprising: reading the marked substrate; comparing the read 3D pattern with the marked 3D pattern. The reading of the 3D pattern produced can be done according to one or more of the 3 reading/security levels: visible to the naked eye, detectable using a simple optical reader for example and/or detectable in the laboratory using a dedicated optical bench/expert equipment.
Figures Figures
[Fig 1 ] La Figure 1 schématise l’élaboration d’un marquage par micro-structuration d’un réseau interpénétré de polymère (RIP) par nano-impression assistée par UV sur substrat. [Fig 1] Figure 1 schematizes the development of a micro-structuring marking of an interpenetrating polymer network (IPN) by UV-assisted nano-imprint on a substrate.
[Fig 2] La Figure 2 illustre une synthèse séquentielle de RIP d'époxy OG -142 (2) et de résine biosourcée (3) avec ou sans QD sur un support (1 ). [Fig 2] Figure 2 illustrates a sequential synthesis of RIP of OG-142 epoxy (2) and bio-based resin (3) with or without QD on a support (1).
[Fig 3] La Figure 3 est un cliché d’une éprouvette en aluminium alliage 2024 traitée avec un tag. [Fig 3] Figure 3 is a snapshot of a 2024 aluminum alloy test piece treated with a tag.
[Fig 4] La Figure 4A et la Figure 4B sont des photos des tags RIP OG-142 + résine biosourcée avant (A) et après (B) le test de brouillard salin pendant 168h sous UVA (315- 400 nm) - support ALU 2024 traités par conversion chimique TCS PACS [Fig 4] Figure 4A and Figure 4B are photos of the RIP OG-142 tags + bio-based resin before (A) and after (B) the salt spray test for 168h under UVA (315-400 nm) - ALU 2024 support treated by TCS PACS chemical conversion
Exemples Examples
Dans les exemples, lorsque le terme « tag » sera employé, il correspondra au terme « motif » ou « motif 3D » de l’invention. In the examples, when the term “tag” is used, it will correspond to the term “pattern” or “3D pattern” of the invention.
Les essais sont réalisés sur : des éprouvettes en aluminium 2024 traitées à l’OAS fine colmatage TCS PACS (chrome III) ou traitées par conversion chimique au chrome trivalent TCS PACS fournies par Aéroprotec (Exemple 1 ), et The tests are carried out on: 2024 aluminum test pieces treated with OAS fine sealing TCS PACS (chromium III) or treated by chemical conversion with trivalent chromium TCS PACS supplied by Aéroprotec (Example 1), and
- des éprouvettes en acier ayant subi un traitement en cadmiage ou un traitement zinc- nickel (Zn-Ni) avec ou sans finition après traitement (Exemple 2). - steel test pieces having undergone cadmium plating or zinc-nickel (Zn-Ni) treatment with or without finishing after treatment (Example 2).
1. Formulation et structuration du nano-composite lorsqu’une couche d’accroche est mise en œuvre (RIP) Le RIP a été préparé par séquence séquentielle, illustrée par les Figures 1 et 2 : le premier réseau formé (2), ici la résine époxy OG-142 vierge, a été obtenu en déposant sur le substrat (1 ) quelques gouttes de ce dernier à l’aide d’un distributeur de fluide de la marque FISNAR SL101 N (avec une pression de 1 ,5 bar et un temps de dépôt de 0,1 seconde). L’époxy OG-142 est étalée manuellement par un moule (4) en poly (diméthyl-siloxane) (PDMS) transparent non structuré puis réticulée (6) pendant 5 min sous un rayonnement UV (À=365, 385, 395, 405 nm). Cette étape préalable permet d’améliorer l’adhérence entre le support et le produit à marquer. 1. Formulation and structuring of the nano-composite when a bonding layer is implemented (RIP) The RIP was prepared by sequential sequence, illustrated by Figures 1 and 2: the first network formed (2), here the virgin OG-142 epoxy resin, was obtained by depositing on the substrate (1) a few drops of the latter using a FISNAR SL101 N fluid dispenser (with a pressure of 1.5 bar and a deposition time of 0.1 second). The OG-142 epoxy is spread manually by a mold (4) in transparent unstructured poly (dimethyl-siloxane) (PDMS) then crosslinked (6) for 5 min under UV radiation (λ = 365, 385, 395, 405 nm). This preliminary step improves the adhesion between the support and the product to be marked.
Pour la préparation des nano-composites (3) 5 g de résine biosourcée Anycubic Plant- based UV Resin+ ont été mélangés à 300 pi de quantum dots de CdSe@CdS dispersés dans du chloroforme ou du xylène synthétisés au laboratoire. La concentration de la dispersion colloïdale est préalablement adaptée en fonction du pourcentage massique de QD souhaité dans le nano-composite final c’est-à-dire entre 1 -5% de la masse totale.For the preparation of nano-composites (3) 5 g of bio-sourced resin Anycubic Plant-based UV Resin+ were mixed with 300 μl of CdSe@CdS quantum dots dispersed in chloroform or xylene synthesized in the laboratory. The concentration of the colloidal dispersion is previously adapted according to the mass percentage of QD desired in the final nano-composite, i.e. between 1 -5% of the total mass.
Une goutte de nano-composite biosourcée (3) ou de résine biosourcée photoluminescente (3) (m goutte— 10, 2 mg) (3) est ensuite déposée pour pouvoir gonfler le premier réseau et faire une deuxième couche en utilisant cette fois-ci la partie structurée du moule de PDMS (4) présentant les conceptions d’étiquettes choisies (QR code, code alphanumérique ou bleam). L’ensemble est directement pressé manuellement en appliquant dessus un support d’une masse égale à 225 g sur le moule (4) et en l’insolant (7) (5 minutes, à une hauteur de 86 mm) à l’aide d’une torche UV avec une puissance de 200 mW/cm2 et une longueur d’onde de 365 ou 385 ou 395 ou 405 nm. Enfin, le moule PDMS (4) est décollé de la surface, laissant des structures nano-composites photoluminescentes (3) comme étiquettes sur la surface (1 ). A drop of bio-based nano-composite (3) or photoluminescent bio-based resin (3) (m drop— 10.2 mg) (3) is then deposited to be able to swell the first network and make a second layer, this time using the structured part of the PDMS mold (4) presenting the chosen label designs (QR code, alphanumeric code or bleam). The assembly is directly pressed manually by applying a support with a mass equal to 225 g on the mold (4) and exposing it (7) (5 minutes, at a height of 86 mm) using a UV torch with a power of 200 mW/cm 2 and a wavelength of 365 or 385 or 395 or 405 nm. Finally, the PDMS mold (4) is peeled off from the surface, leaving photoluminescent nano-composite structures (3) as labels on the surface (1).
Cette technique permet de préparer des RIPs dont les réseaux se forment selon le même mécanisme de polymérisation ou encore des RIPs combinant deux réseaux enchevêtrés de polymères de même nature, dont les propriétés sont différentes de celles du réseau simple et du même polymère. This technique makes it possible to prepare RIPs whose networks are formed according to the same polymerization mechanism or RIPs combining two entangled networks of polymers of the same nature, whose properties are different from those of the simple network and the same polymer.
2. Vieillissement 2. Aging
Les échantillons ont été vieillis dans une enceinte climatique : The samples were aged in a climatic chamber:
• cycle de 3 jours à 90°C - 65% HR (humidité relative) • 3-day cycle at 90°C - 65% HR (relative humidity)
• cycle de 3 jours à 20°C - 65% HR (humidité relative) Ces différents essais listés ci-dessous ont été réalisés afin de connaître l’évolution de la durabilité des tags dans un milieu donné : • 3-day cycle at 20°C - 65% HR (relative humidity) These different tests listed below were carried out in order to know the evolution of the durability of the tags in a given environment:
- Essai d’adhérence au scotch, - Tape adhesion test,
- Essai d’adhérence par jet d’eau, - Water jet adhesion test,
- Suivi de l’épaisseur par profilomètre, - Thickness monitoring by profilometer,
- Résistance aux solvants, - Resistance to solvents,
- Brouillard salin neutre, - Neutral salt spray,
- Analyse infra-rouge transformée de Fourier, - Fourier transformed infrared analysis,
- Photoluminescence, - Photoluminescence,
- Extraction solide/liquide, - Solid/liquid extraction,
- Calorimétrie différentielle à balayage (DSC). - Differential scanning calorimetry (DSC).
3. Résistance aux solvants 3. Solvent resistance
Dans l’industrie aéronautique, de nombreux solvants, tel que l’éthanol, le butanone, l’eau salée, l’eau acidifiée et la solution COMORAL DXP peuvent être utilisés pour le nettoyage des pièces métalliques. La résistance aux solvants des tags sont ici étudiées. Pour cela, les matériaux sont frottés pendant 30 s puis immergés pendant 30 min dans des solvants de polarité et de paramètre de solubilité différents (éthanol, butanone, eau salée et eau acidifiée). Ils sont ensuite essuyés puis séchés pendant 15 min sous hotte à température ambiante. In the aeronautics industry, many solvents, such as ethanol, butanone, salt water, acidified water and COMORAL DXP solution can be used for cleaning metal parts. The solvent resistance of the tags is studied here. For this, the materials are rubbed for 30 s then immersed for 30 min in solvents of different polarity and solubility parameters (ethanol, butanone, salt water and acidified water). They are then wiped and dried for 15 min under a hood at room temperature.
Les conditions expérimentales appliquées durant ces essais sont volontairement sévères afin d’observer plus facilement l’effet des différents solvants sur les matériaux, les éprouvettes n’étant, bien sûr, pas destinées à être immergées dans un solvant lors d’une utilisation normale. o Solution CO MO R AL DXP The experimental conditions applied during these tests are deliberately severe in order to more easily observe the effect of the different solvents on the materials, the test pieces not being, of course, intended to be immersed in a solvent during normal use. o CO MO R AL DXP Solution
Par rapport au test de résistance pour la solution COMORAL DXP la température d’utilisation du produit doit être comprise entre 60°- 80°C avec un pH de 12. In relation to the resistance test for the COMORAL DXP solution, the product usage temperature must be between 60°- 80°C with a pH of 12.
Les éprouvettes marquées sont mis en immersion pendant 5 min dans un bêcher contenant la solution COMORAL en agitation mécanique lorsque la température est de 70°C. Ils sont ensuite lavés à l’eau distillée et séchés pendant 15 min sous hôte à température ambiante. The marked test pieces are immersed for 5 min in a beaker containing the COMORAL solution with mechanical stirring when the temperature is 70°C. They are then washed with distilled water and dried for 15 min under a host at room temperature.
4. Brouillard salin neutre 4. Neutral salt spray
C’est un moyen de vérifier la qualité d’un matériau métallique avec revêtement protecteur contre la corrosion. Le test est réalisé dans une chambre de corrosion utilisant la norme d’essai NSS (NF ISO 9227) et ASTM B 117. Caractéristiques de l’essai It is a way to check the quality of a metallic material with a protective coating against corrosion. The test is carried out in a corrosion chamber using the NSS test standard (NF ISO 9227) and ASTM B 117. Test characteristics
• La concentration en chlorure de sodium dans la solution préparée doit être de 50 g.L 1 ± 5 g.L'1. • The sodium chloride concentration in the prepared solution should be 50 gL 1 ± 5 g.L' 1 .
• La densité de cette solution est comprise entre 1 ,029 et 1 ,036 à 25°C. • The density of this solution is between 1.029 and 1.036 at 25°C.
• La température de la chambre de brouillard salin doit être à 35±2°C. • The temperature of the salt spray chamber must be 35±2°C.
• Les échantillons sont placés dans la chambre conformément à la norme d'essai (inclinaison de 20° selon la norme) • Samples are placed in the chamber according to the test standard (20° inclination according to the standard)
• Aucun échantillon ne cache les autres échantillons; les gouttelettes d'un échantillon ne peuvent pas tomber sur d'autres échantillons. • No sample obscures other samples; droplets from one sample cannot fall on other samples.
5. Spectroscopies FTIR 5. FTIR spectroscopies
Une étude spectroscopique FTIR a été réalisée à l’aide d’un spectromètre FTIR Thermo- SCIENTIFIC. Chaque spectre a été obtenu en effectuant 32 balayages entre 4000 et 650 cm'1 avec une résolution de 2 cm'1. Le spectre obtenu a été ensuite traité en utilisant le logiciel ORIGIN. An FTIR spectroscopic study was performed using a Thermo-SCIENTIFIC FTIR spectrometer. Each spectrum was obtained by performing 32 scans between 4000 and 650 cm' 1 with a resolution of 2 cm' 1 . The obtained spectrum was then processed using ORIGIN software.
6. Extraction solide/liquide 6. Solid/liquid extraction
Afin d’étudier les parties solubles des matériaux étudiés, on a effectué une extraction solide- liquide à l’aide d’une cartouche cellulosique de type « Soxhlet » contenant le produit. L’extraction par Soxhlet a été réalisée à une température de 60°C en utilisant comme solvant le dichlorométhane (CH2CI2) en trois cycles pour 2 g de produit broyé et séché pendant 24h sous vide. In order to study the soluble parts of the materials studied, a solid-liquid extraction was carried out using a cellulosic cartridge of the "Soxhlet" type containing the product. The Soxhlet extraction was carried out at a temperature of 60 ° C using dichloromethane (CH2CI2) as solvent in three cycles for 2 g of product ground and dried for 24 h under vacuum.
7. Spectroscopie RMN 1 H 7. 1 H NMR spectroscopy
Pour pouvoir caractériser la composition chimique des extractibles, l’analyse par spectroscopie résonance magnétique nucléaire (RMN) a été réalisée à l'aide d'un spectromètre RMN de la marque Bruker avec une fréquence de 400 MHz. Les produits sont dissous dans du chloroforme deutéré (CDCh). Notons que la RMN ne permet que d’avoir la partie extraite de la résine. In order to characterize the chemical composition of the extractables, nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) analysis was carried out using a Bruker NMR spectrometer with a frequency of 400 MHz. The products are dissolved in deuterated chloroform (CDCh). Note that NMR only allows the extracted part of the resin to be obtained.
8. Photoluminescence o Microscope optique 8. Photoluminescence or Optical microscope
Un montage de microscopie optique de fluorescence est utilisé en prenant en compte les caractéristiques de photoluminescence des QDs de CdSe@CdS. A fluorescence optical microscopy setup is used taking into account the photoluminescence characteristics of CdSe@CdS QDs.
La source d’excitation est une diode électroluminescente présentant une bande d’émission fine centrée autour de 460 nm. Un miroir dichroïque de longueur d’onde de coupure de 505 nm permet de réfléchir cette source d’excitation vers le marqueur à base de QDs de CdSe@CdS. En réponse, celui-ci émet un signal centré autour du rouge (622-780 nm). o Microscope USB numérique On peut également exciter les étiquettes obtenues optiquement par une simple LED bleue et observée à l'aide d’un microscope USB numérique de la marque (Dino-Lite) à fort grossissement (250x) et avec une résolution de 1 ,3 Mégapixels la réponse obtenue est retransmise à l’aide d’une caméra qui permettra de prendre des photos ou vidéo. o A l’aide d’un smartphone The excitation source is a light-emitting diode with a narrow emission band centered around 460 nm. A dichroic mirror with a cut-off wavelength of 505 nm is used to reflect this excitation source towards the CdSe@CdS QDs-based marker. In response, the latter emits a signal centered around the red (622-780 nm). o Digital USB microscope The labels obtained can also be excited optically by a simple blue LED and observed using a digital USB microscope of the brand (Dino-Lite) at high magnification (250x) and with a resolution of 1.3 Megapixels the response obtained is retransmitted using a camera that will allow taking photos or videos. o Using a smartphone
Les étiquettes obtenues peuvent aussi être observées par un smartphone équipé d'un Clip d'objectif (grossissement) après excitation par une LED bleue. La lecture est simple et est visible à travers un appareil photo de smartphone même si la résolution de la caméra et le grossissement peuvent fluctuer en fonction de la qualité de l'appareil photo du smartphone, des fonctions de mise au point automatique et de zoom numérique. The obtained labels can also be observed by a smartphone equipped with a Lens Clip (magnification) after excitation by a blue LED. The reading is simple and is visible through a smartphone camera although the camera resolution and magnification may fluctuate depending on the quality of the smartphone camera, autofocus and digital zoom functions.
9. Essai d’adhérence au scotch 9. Tape adhesion test
Cette technique est réalisée suivant la norme ISO 2409 (sans quadrillage). This technique is carried out according to the ISO 2409 standard (without grid).
Caractéristiques de l’essai Test characteristics
• A l’aide du Scotch 3M 2525, couper une bande de 75 mm mini et appliquer le centre du ruban sur la surface à contrôler. Veiller à ne pas toucher la zone travaillante du scotch (côté adhésif). • Using 3M 2525 Scotch Tape, cut a strip of at least 75 mm and apply the centre of the tape to the surface to be checked. Be careful not to touch the working area of the tape (adhesive side).
• Lisser le ruban sur 50 mm puis frotter fermement avec le bout du doigt pour chasser les bulles d’air. • Smooth the tape over 50 mm then rub firmly with your fingertip to remove air bubbles.
• Retirer le scotch d’un coup sec sous un angle proche de 60°. • Remove the tape with a sharp pull at an angle of around 60°.
• Aucune trace du dépôt sur le scotch et aucun décollement sur la pièce ne doivent être constatés. • No trace of the deposit on the tape and no detachment on the part should be observed.
10. DSC : Calorimétrie différentielle à balayage 10. DSC: Differential Scanning Calorimetry
La calorimétrie à balayage différentiel vise à déterminer lorsque c’est possible, les températures de transition vitreuse des phases amorphes et les températures de fusion des phases cristallines. Le but est d’obtenir des informations sur la composition des phases, notamment en cas de miscibilité partielle. Differential scanning calorimetry aims to determine, when possible, the glass transition temperatures of amorphous phases and the melting temperatures of crystalline phases. The aim is to obtain information on the composition of the phases, particularly in the case of partial miscibility.
Caractéristiques de l’essai • Montée en température suivant trois passages : Test characteristics • Temperature rise following three passages:
Le premier passage a été effectué avec une vitesse de 10°C.min-1 jusqu’à 130°C. The first pass was carried out with a speed of 10°C.min -1 up to 130°C.
Le deuxième passage a été réalisé avec une vitesse de 10°C.min-1 jusqu’à 25°C. Et enfin le troisième passage s’est effectué avec une vitesse de 10°C.min-1 jusqu’à 130°C. The second pass was carried out at a speed of 10°C.min -1 up to 25°C. And finally the third pass was carried out at a speed of 10°C.min -1 up to 130°C.
• Masse nano-composite réticulé entre 10 à 20 mg • Cross-linked nano-composite mass between 10 to 20 mg
I. Résultats I. Results
1. Test d’adhérence o Adhérence au scotch : 1. Adhesion test o Adhesion to tape:
L’adhérence du tag au support métallique traité dépend du temps d’insolation, qui permet la formation du tag, pour éviter tout décollement de celui-ci lors de l’utilisation du scotch 3M 2525 pour pouvoir effectuer ce test. Ainsi pour pouvoir tester leurs adhérences au support métallique utilisé, les tags étudiés ont été obtenus pour des temps d’insolation de 3 min et de 5 min. Pour un temps d’insolation supérieur ou égal 5 minutes (par couches), une bonne adhérence a été observée et la lecture du bleam est toujours possible. o Adhérence par jet d’eau : The adhesion of the tag to the treated metal support depends on the exposure time, which allows the formation of the tag, to avoid any detachment of the tag when using 3M 2525 tape to be able to carry out this test. Thus, to be able to test their adhesion to the metal support used, the tags studied were obtained for exposure times of 3 min and 5 min. For an exposure time greater than or equal to 5 minutes (per layer), good adhesion was observed and reading the bleam is always possible. o Adhesion by water jet:
Toutes les éprouvettes utilisées ont été marquées avec un temps d’insolation de 5 min par couches avant projection du jet d’eau. Ainsi un jet d’eau fin avec une haute pression frappe la surface d’une pièce à grande vitesse pendant 1 min et aucune modification de la surface de l’étiquette n’est constatée. All the specimens used were marked with an exposure time of 5 min per layer before water jet projection. Thus a fine water jet with high pressure hits the surface of a part at high speed for 1 min and no modification of the surface of the label is observed.
2. Observations macroscopiques des RIPs vieillis à l’enceinte climatique pendant 3 jours à 90°C et 65% d’humidité relative 2. Macroscopic observations of RIPs aged in the climatic chamber for 3 days at 90°C and 65% relative humidity
Une première observation des différents échantillons vieillis montre un décollement du tag dans le cas où le RI P est constitué de l’époxy OG-142 et du nano-composite (CdSe@CdS) biosourcée due sûrement à une dégradation mécanique causé par le solvant de dispersion des QDs de CdSe@CdS, à savoir le chloroforme qui va entrainer une manque de cohésion entre la matrice de la résine biosourcée photoluminescente et les QDs de CdSe@CdS. Par contre, la lecture du bleam se fait sur l’ensemble des échantillons avant et après vieillissement. A first observation of the different aged samples shows a detachment of the tag in the case where the RI P is made of the epoxy OG-142 and the bio-sourced nano-composite (CdSe@CdS) surely due to a mechanical degradation caused by the dispersion solvent of the CdSe@CdS QDs, namely chloroform which will lead to a lack of cohesion between the matrix of the photoluminescent bio-sourced resin and the CdSe@CdS QDs. On the other hand, the reading of the bleam is done on all the samples before and after aging.
3. Résistance aux solvants Lorsque le RIP est constitué de résine OG-142 (1e couche) et de résine biosourcée sans QD (2e couche) une légère variation de la surface résiduelle du tag est observée, n’empêchant pas la lecture de ce dernier lorsque la butanone est utilisée. 3. Solvent resistance When the RIP is made of OG-142 resin ( 1st layer) and bio-based resin without QD ( 2nd layer) a slight variation in the residual surface of the tag is observed, not preventing the reading of the latter when butanone is used.
Ainsi, il y a une complémentarité des propriétés des deux résines et la lecture du QR code est même possible après 30minutes d’immersion dans les différents solvants. Thus, there is a complementarity of the properties of the two resins and the reading of the QR code is even possible after 30 minutes of immersion in the different solvents.
Dans le cas où le RI P est constitué de l’époxy OG-142 et du nano-composite (CdSe@CdS) biosourcée, on observe une faible altération de la surface avec les solvants tels que l’éthanol, l’eau salée ou acidifiée. Par contre avec la butanone, on observe une forte dégradation de la surface avec départ du tag dans certaines zones. In the case where the RI P is made of OG-142 epoxy and bio-sourced nano-composite (CdSe@CdS), a low alteration of the surface is observed with solvents such as ethanol, salt water or acidified water. On the other hand, with butanone, a strong degradation of the surface is observed with the tag leaving in certain areas.
La lecture du bleam n’est plus possible après le frottement avec de la butanone. o Solution CO MO R AL DXP Reading the bleam is no longer possible after rubbing with butanone. o CO MO R AL DXP Solution
Après le test de résistance au solvant avec la solution COMORAL DXP, aucune modification de la surface n’est observée et la lecture du QR code est toujours possible pour n’importe quel type de RI P utilisé avec ou sans QDs. After the solvent resistance test with COMORAL DXP solution, no surface modification is observed and the reading of the QR code is still possible for any type of RI P used with or without QDs.
4. Evolution chimique des Réseaux interpénétrés de polymères (RIPs) : résine OG-142 et résine biosourcée 4. Chemical evolution of Interpenetrating Polymer Networks (IPNs): OG-142 resin and bio-sourced resin
La spectroscopie infra-rouge a été utilisée afin de mieux comprendre les différents mécanismes qui peuvent avoir lieu au sein du RIP avant et après vieillissement. Infrared spectroscopy was used to better understand the different mechanisms that can take place within the RIP before and after aging.
Il est constaté une absence de miscibilité entre les deux faces au cours de leurs polymérisations. Le chloroforme qui entre dans la constitution du nano-composite a une bande d'absorption caractéristique de la liaison C-CI présent à la surface de l’époxy OG- 142. Le chloroforme a donc gonflé la surface de l’époxy OG-142 réticulé avant polymérisation du nano-composite biosourcée. There is a lack of miscibility between the two faces during their polymerizations. The chloroform that is part of the nano-composite has an absorption band characteristic of the C-CI bond present on the surface of the OG-142 epoxy. The chloroform therefore swelled the surface of the crosslinked OG-142 epoxy before polymerization of the bio-sourced nano-composite.
A cause de la non-miscibilité des deux faces pour pouvoir caractériser la modification chimique au sein du RIP, une extraction solide/liquide des matériaux a été effectuée. L’évolution des taux d’extractible des matériaux a été déterminé. L’échantillon initial du RIP constitué de OG-142 (1e couche) et résine biosourcée (2e couche) présente un taux d’extractible de 0,09% ce qui met en évidence la bonne réticulation du matériau ; et lorsque ce dernier est vieilli le taux d’extractible obtenu est tellement faible qu’il ne peut pas être quantifié. Cette diminution est peut-être à l’origine de l’augmentation de la rigidité du matériau au cours du vieillissement. Due to the immiscibility of the two faces to be able to characterize the chemical modification within the RIP, a solid/liquid extraction of the materials was carried out. The evolution of the extractable rates of the materials was determined. The initial sample of the RIP consisting of OG-142 ( 1st layer) and bio-sourced resin ( 2nd layer) has an extractable rate of 0.09% which highlights the good crosslinking of the material; and when the latter is aged the extractable rate obtained is so low that it cannot be quantified. This decrease is perhaps the origin of the increase in the rigidity of the material during aging.
Le RIP constitués de l’époxy OG-142 (1e couche) et du nano-composite biosourcée (2e couche) a un taux d’extractible égal à 0.2% à l’état initial et de 0,15% lorsqu’il est vieilli à 90°C et 65% d’humidité relative pendant 3 jours. L’analyse RMN 1H a permis de mettre en évidence la présence de chloroforme dans l’extractible, confirmant que le solvant n’est pas totalement évaporé lors du procédé. The RIP consisting of OG-142 epoxy ( 1st layer) and bio-sourced nano-composite ( 2nd layer) has an extractable rate equal to 0.2% in the initial state and 0.15% when aged at 90°C and 65% relative humidity for 3 days. 1 H NMR analysis revealed the presence of chloroform in the extractable, confirming that the solvent is not completely evaporated during the process.
D’un point de vue macroscopique, une réaction de gonflement de l’époxy OG-142 par le nano-composite biosourcée va entrainer une diminution de la rigidité du RIP constitué de OG-142 (1e couche) et de nano-composite biosourcée (2e couche). Ces effets sont en partie réversibles. A long terme, la réversibilité de ces phénomènes « physiques » peuvent être altérée par les réactions chimiques qui seront peut-être causées par le chloroforme. Toutefois, la diminution du taux d’extractible semble indiquer que la réticulation du matériau continue au-delà du process. From a macroscopic point of view, a swelling reaction of the OG-142 epoxy by the bio-sourced nano-composite will lead to a decrease in the rigidity of the RIP consisting of OG-142 ( 1st layer) and bio-sourced nano-composite ( 2nd layer). These effects are partly reversible. In the long term, the reversibility of these "physical" phenomena can be altered by chemical reactions that may be caused by chloroform. However, the decrease in the extractable rate seems to indicate that the crosslinking of the material continues beyond the process.
5. Brouillard salin o Traitement TCS PACS 5. Salt spray or TCS PACS treatment
Dans le cas où les éprouvettes en aluminium 2024 sont traitées par conversion chimique avec process de TCS PACS, elles seront placées dans une chambre de corrosion pendant 168h avec un angle d’inclinaison de 20° et un pH de 7,07. Les photos obtenues après traitement au brouillard salin pour les RIP constitués d’époxy OG-142 (1e couche) et de résine biosourcée (2e couche) démontrent qu’aucune amorce ni piqûre au niveau de l’éprouvette ou des tags et la lecture du QR code est toujours possible. Ainsi le traitement au TCS PACS n’a aucune influence sur le tag du RIP constitué d’époxy OG-142 vierge et de résine biosourcée. Le tag du RIP constitué de l’époxy OG-142 ( 1e couche) et de la résine biosourcée (2e couche) ne présente aucune modification chimique ni visuelle après les tests de brouillard salin. In the case where the 2024 aluminum specimens are treated by chemical conversion with TCS PACS process, they will be placed in a corrosion chamber for 168 hours with an inclination angle of 20° and a pH of 7.07. The photos obtained after salt spray treatment for the RIPs made of OG-142 epoxy ( 1st layer) and bio-based resin ( 2nd layer) demonstrate that no priming or pitting at the level of the specimen or tags and the reading of the QR code is still possible. Thus the TCS PACS treatment has no influence on the tag of the RIP made of virgin OG-142 epoxy and bio-based resin. The tag of the RIP made of OG-142 epoxy ( 1st layer) and bio-based resin ( 2nd layer) does not present any chemical or visual modification after the salt spray tests.
La présence de corrosion par piqûres au niveau du tag seulement est observée. Ces piqûres sont induites par le nano-composite biosourcée (composé de chloroforme et de QD de CdSe@CdS). La corrosion par piqûre se produit quand l’aluminium est mis en contact avec une solution aqueuse contenant des ions halogénures, le plus fréquemment des ions chlorures. En effet, l’étude de la spectroscopie infra-rouge à l’état initial a permis de constater qu’il y a une diffusion de la solution de chloroforme contenu dans le nanocomposite biosourcée au sein de l’époxy OG-142. A partir de ce résultat 3 hypothèses sont mis en place : The presence of pitting corrosion at the tag level only is observed. These pits are induced by the bio-sourced nano-composite (composed of chloroform and CdSe@CdS QDs). Pitting corrosion occurs when aluminum is brought into contact with an aqueous solution containing halide ions, most frequently chloride ions. Indeed, the study of infrared spectroscopy in the initial state has shown that there is a diffusion of the chloroform solution contained in the bio-sourced nanocomposite within the OG-142 epoxy. From this result, 3 hypotheses are put in place:
• Les ions chlorures contenus dans le chloroforme vont migrer vers la surface de l’aluminium et déstabilisaient le film protecteur (traitement TCS PACS) ; • The chloride ions contained in the chloroform will migrate towards the surface of the aluminum and destabilize the protective film (TCS PACS treatment);
• L’aluminium sous-jacent se dissout alors pour former des ions Al3+, qui s’hydrolysent au contact de l’électrolyte ; • The underlying aluminum then dissolves to form Al 3+ ions, which hydrolyze on contact with the electrolyte;
2 2
• L’action combinée de conditions environnementales (chlorures/température/humidité) et de contraintes développe la fissuration et le mécanisme de corrosion par contrainte. • The combined action of environmental conditions (chlorides/temperature/humidity) and stresses develops cracking and the stress corrosion mechanism.
L’étude de la modification chimique après brouillard salin du tag de RI P constitué de l’époxy OG-142 et de nano-composite biosourcée a permis de constater deux zones de dégradation : The study of the chemical modification after salt spray of the RI P tag made up of OG-142 epoxy and bio-sourced nano-composite revealed two areas of degradation:
Zone 1 : on observe une forte absorption d’eau ce qui va correspondre à une dilution des différentes fonctions chimiques qui constitué le RIP avec disparition de certain bande caractéristique. De plus la bande d’absorption à 3466 cm-1 dus aux vibrations d'élongation des groupes O-H devient de plus en plus large avec une augmentation en intensité ; ceci peut correspondre à une absorption de l’eau ou à une accumulation des produits de dégradation. Zone 1: we observe a strong absorption of water which will correspond to a dilution of the different chemical functions which constitute the RIP with disappearance of certain characteristic bands. In addition, the absorption band at 3466 cm -1 due to the elongation vibrations of the OH groups becomes increasingly wider with an increase in intensity; this may correspond to an absorption of water or to an accumulation of degradation products.
Zone 2 : La bande à 1724 cm'1, relatif aux vibrations d’élongation des groupements carbonyle de l’ester (R-(C=O)-O-R’), décroît fortement. En effet, les molécules d’eau interagissent avec les groupements carbonyles par liaison hydrogène entraînant une rétro-estérification avec une formation de l’acide et de l’alcool correspondant. Et plus la quantité d’eau absorbée augmente, au sein de la matrice polymère, plus les groupements carbonyles libres diminuent au profit des groupements carbonyles liés. Ainsi, la dégradation des groupements C=O a lieu au cours du temps. Zone 2: The band at 1724 cm' 1 , relating to the elongation vibrations of the carbonyl groups of the ester (R-(C=O)-O-R'), decreases sharply. Indeed, the water molecules interact with the carbonyl groups by hydrogen bonding leading to a retro-esterification with a formation of the corresponding acid and alcohol. And the more the quantity of water absorbed increases, within the polymer matrix, the more the free carbonyl groups decrease in favor of the bound carbonyl groups. Thus, the degradation of the C=O groups takes place over time.
La dégradation du matériau a pu être observée au microscope électronique à balayage (MEB) couplé à l’EDX. The degradation of the material could be observed using a scanning electron microscope (SEM) coupled with EDX.
A l’état initial, la matrice du RIP est constituée des éléments C, O et des différentes particules métalliques qui constitue l’aluminium. Après brouillard salin, on observe la présence de particules intermétalliques de couleur noire et de forme irrégulière précipitées à la surface du tag constitué de silicium (Si) et de magnésium (Mg). A partir de ces résultats deux hypothèses ont été développées : In the initial state, the RIP matrix is made up of the elements C, O and the different metallic particles that constitute aluminum. After salt spray, the presence of black intermetallic particles of irregular shape precipitated on the surface of the tag made up of silicon (Si) and magnesium (Mg) is observed. From these results, two hypotheses were developed:
• L’éprouvette d’aluminium est constituée de Mg et Si à l’état initial qui peuvent se combiner pour donner du siliciure de magnésium (Mg2Si) au niveau des joints de grain. • The aluminum specimen consists of Mg and Si in the initial state which can combine to give magnesium silicide (Mg 2 Si) at the grain boundaries.
• Mais la présence d’un milieu agressif dissout cette phase en laissant derrière elle une cavité, qui peut agir comme un site de nucléation des piqûres de corrosion. Des résultats de cette étude de la tenue à la corrosion au brouillard salin pour un exemple de tag (RIP OG-142 + résine biosourcée) sur éprouvette alu 2024 traitée en conversion chimique (TCS PACS) est illustré à la Figure 4, où la Figure 4A représente une photo du tag avant le test au brouillard salin, et la photo 4B après le test au brouillard salin (168h). • But the presence of an aggressive environment dissolves this phase leaving behind a cavity, which can act as a site for nucleation of corrosion pits. The results of this study of the resistance to salt spray corrosion for an example of a tag (RIP OG-142 + bio-based resin) on a 2024 aluminum specimen treated in chemical conversion (TCS PACS) are illustrated in Figure 4, where Figure 4A represents a photo of the tag before the salt spray test, and photo 4B after the salt spray test (168h).
6. Bilan 6. Balance sheet
Lorsque le RI P est constitué de l’époxy OG-142 et de la résine biosourcée on constatons une amélioration de toutes les propriétés : When the RI P is made up of OG-142 epoxy and bio-sourced resin, we see an improvement in all properties:
Tout d’abord l’adhérence entre le support et le tag ; le tag devient de plus en plus difficile à enlever. First of all, the adhesion between the support and the tag; the tag becomes increasingly difficult to remove.
Le tag résiste aux solvants tels que l’éthanol, la butanone, l’eau salée, l’eau acidifiée et la solution COMORAL : il y a donc complémentarité des propriétés entre l’époxy OG-142 et la résine biosourcée. The tag is resistant to solvents such as ethanol, butanone, salt water, acidified water and COMORAL solution: there is therefore complementary property between OG-142 epoxy and bio-sourced resin.
- Aucune modification chimique ou visuelle du tag n’a été observée après les tests de brouillard salin pour les éprouvettes traités au TCS/PACS. - No chemical or visual changes of the tag were observed after salt spray tests for TCS/PACS treated specimens.
Par contre si le RI P est constitué de l’époxy OG-142 et du nano-composite (CdSe@CdS) biosourcée, on a constaté : On the other hand, if the RI P is made up of the epoxy OG-142 and the bio-sourced nano-composite (CdSe@CdS), we observed:
Un décollement du tag au cours du vieillissement à 90°C et 65% d’humidité relative. Tag peeling off during aging at 90°C and 65% relative humidity.
- Avec le test de résistance aux solvants on constate une amélioration des propriétés sauf dans le cas de la butanone où on a observé une forte dégradation de la surface avec départ du tag dans certaines zones.- With the solvent resistance test, an improvement in properties was observed except in the case of butanone where a significant degradation of the surface was observed with the tag disappearing in certain areas.
- Après le test au brouillard salin pour les éprouvettes traitées au TCS/PACS, on constate une modification très marquée de la structure chimique avec la présence de certains marqueurs de corrosion au niveau de la surface du tag . - After the salt spray test for the specimens treated with TCS/PACS, a very marked modification of the chemical structure is observed with the presence of certain corrosion markers on the surface of the tag.
A partir de ses différents résultats lors de l’étude du réseau interpénétré de polymères (RI P) constitués de l’époxy OG-142 et de la résine biosourcée, il a été observé une excellente adhérence entre le marquage et le substrat pour n’importe quel support utilisé (aluminium traité, acier traité, verre, papier, polymère, etc.) pour le marquage. Par ailleurs, une forte amélioration globale de la résistance mécanique et chimique du marquage est également constatée. From its various results during the study of the interpenetrating network of polymers (RI P) consisting of epoxy OG-142 and bio-sourced resin, it was observed an excellent adhesion between the marking and the substrate for any support used (treated aluminum, treated steel, glass, paper, polymer, etc.) for the marking. In addition, a strong overall improvement in the mechanical and chemical resistance of the marking is also noted.
Les résultats sont résumés ci-après pour les deux types de substrat Exemple 1 : Substrat en aluminium The results are summarized below for both substrate types. Example 1: Aluminum substrate
Exemple 1.1 : OG-142(5°) + CdSe@CdS dispersé dans du chloroformeExample 1.1: OG-142(5°) + CdSe@CdS dispersed in chloroform
Exemple 1.2 : OG-142(5°) + Chloroforme Example 1.2: OG-142(5°) + Chloroform
Exemple 1.3 : OG-142(5°) + CdSe@CdS Exemple 1 .4 : RIP : OG-142 + nano-composite biosourcée CdSe@CdS (2couches)Example 1.3: OG-142(5°) + CdSe@CdS Example 1.4: RIP: OG-142 + biosourced nano-composite CdSe@CdS (2 layers)
Exemple 1 .5 : Résine biosourcée + CdSe@CdS dispersé dans du chloroformeExample 1.5: Bio-sourced resin + CdSe@CdS dispersed in chloroform
Exemple 1.6 : Résine biosourcée Example 1.6: Bio-sourced resin
Exemple 1.7: OG-142 (25°) + xylène Example 1.7: OG-142 (25°) + xylene
Exemple 1.8 : OG-142 (25°) + CdSe@CdS dispersé dans du xylène Exemple 1 .9 : RIP: OG-142 + R. biosourcée (2 couches) Example 1.8: OG-142 (25°) + CdSe@CdS dispersed in xylene Example 1.9: RIP: OG-142 + bio-based R. (2 layers)
Exemple 1.10 : R. Biosourcée + Carbone Example 1.10: R. Biosourced + Carbon
Exemple 1.11 : R. Biosourcée + Graphène Example 1.11: R. Biosourced + Graphene
Les résultats sont détaillés dans le tableau 1 : [Table 1] The results are detailed in Table 1: [Table 1]
PL : Photoluminescence PL: Photoluminescence
Exemple 2 : Substrat en aluminium Example 2: Aluminum substrate
Exemple 2.1 : OG-142(5°) + CdSe@CdS dispersé dans du chloroforme Exemple 2.2 : OG-142(5°) + Chloroforme Example 2.1: OG-142(5°) + CdSe@CdS dispersed in chloroform Example 2.2: OG-142(5°) + Chloroform
Exemple 2.3 : OG-142(5°) + CdSe@CdS Example 2.3: OG-142(5°) + CdSe@CdS
Exemple 2.4 : RIP : OG-142 + nano-composite biosourcée CdSe@CdS (2couches)Example 2.4: RIP: OG-142 + bio-sourced nano-composite CdSe@CdS (2 layers)
Exemple 2.5 : Résine biosourcée + CdSe@CdS dispersé dans du chloroformeExample 2.5: Bio-based resin + CdSe@CdS dispersed in chloroform
Exemple 2.6 : Résine biosourcée Exemple 2.7: OG-142 (25°) + xylène Example 2.6: Bio-based resin Example 2.7: OG-142 (25°) + xylene
Exemple 2.8 : OG-142 (25°) + CdSe@CdS dispersé dans du xylène Example 2.8: OG-142 (25°) + CdSe@CdS dispersed in xylene
Exemple 2.9 : RIP: OG-142 + R. biosourcée (2 couches) Example 2.9: RIP: OG-142 + biosourced R. (2 layers)
Exemple 2.10 : R. Biosourcée + Carbone Example 2.10: R. Biosourced + Carbon
Exemple 2.11 : R. Biosourcée + Graphene Example 2.11: R. Biosourced + Graphene
Les résultats sont détaillés dans le tableau 2 : The results are detailed in Table 2:
[Table 2] [Table 2]
Exemple 3 : Différentes réalisations de motifs ont été effectuées : Example 3: Different patterns were created:
Réalisation 1 : réalisation d’une éprouvette en aluminium alliage 2024 traitée avec un tag selon l’invention (Figure 3). Implementation 1: production of a test piece in 2024 aluminum alloy treated with a tag according to the invention (Figure 3).
Réalisation 2 : réalisation de tags RIP OG-142 + résine biosourcée avant (Figure 4 A) et après (Figure 4 B) le test de brouillard salin pendant 168h sous UVA (315-400 nm) - support ALU 2024 traités par conversion chimique TCS PACS. Achievement 2: production of RIP OG-142 tags + biosourced resin before (Figure 4 A) and after (Figure 4 B) the salt spray test for 168 hours under UVA (315-400 nm) - ALU 2024 support treated by TCS PACS chemical conversion.
Claims
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2306214A FR3149999B1 (en) | 2023-06-16 | 2023-06-16 | 3D MARKING PROCESS |
| FRFR2306214 | 2023-06-16 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2024256675A1 true WO2024256675A1 (en) | 2024-12-19 |
Family
ID=88069062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2024/066639 Ceased WO2024256675A1 (en) | 2023-06-16 | 2024-06-14 | 3d marking method |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3149999B1 (en) |
| WO (1) | WO2024256675A1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006047215A2 (en) * | 2004-10-22 | 2006-05-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and system for transferring a patterned material |
| WO2011064162A2 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | Basf Se | Coating compositions for security elements and holograms |
| WO2014184560A1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | De La Rue International Limted | Security documents and methods of manufacture |
| EP2886356A2 (en) * | 2013-11-21 | 2015-06-24 | Giesecke & Devrient GmbH | Method for producing a value document and a security element, the value document and security element obtainable therefrom, and a device for carrying out the method |
| FR3022043A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-11 | Inst Nat Sciences Appliq | MINIATURE IMAGE OF HALF SHADES FORMED BY A COLLOIDAL NANO-PARTICLE ASSEMBLY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| EP2964564A1 (en) | 2013-03-08 | 2016-01-13 | Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse | Micro/nano structures of colloidal nanoparticles attached to an electret substrate and method for producing such micro/nano structures |
| EP3424740A1 (en) * | 2017-07-05 | 2019-01-09 | The Procter & Gamble Company | Method of printing 3d-microoptic images on packing systems |
| GB2595310A (en) * | 2020-05-22 | 2021-11-24 | Stensborg As | A method of, and apparatus for, simultaneous dual-sided imprinting |
-
2023
- 2023-06-16 FR FR2306214A patent/FR3149999B1/en active Active
-
2024
- 2024-06-14 WO PCT/EP2024/066639 patent/WO2024256675A1/en not_active Ceased
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006047215A2 (en) * | 2004-10-22 | 2006-05-04 | Massachusetts Institute Of Technology | Method and system for transferring a patterned material |
| WO2011064162A2 (en) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | Basf Se | Coating compositions for security elements and holograms |
| EP2964564A1 (en) | 2013-03-08 | 2016-01-13 | Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse | Micro/nano structures of colloidal nanoparticles attached to an electret substrate and method for producing such micro/nano structures |
| WO2014184560A1 (en) * | 2013-05-17 | 2014-11-20 | De La Rue International Limted | Security documents and methods of manufacture |
| EP2886356A2 (en) * | 2013-11-21 | 2015-06-24 | Giesecke & Devrient GmbH | Method for producing a value document and a security element, the value document and security element obtainable therefrom, and a device for carrying out the method |
| FR3022043A1 (en) | 2014-06-05 | 2015-12-11 | Inst Nat Sciences Appliq | MINIATURE IMAGE OF HALF SHADES FORMED BY A COLLOIDAL NANO-PARTICLE ASSEMBLY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| EP3424740A1 (en) * | 2017-07-05 | 2019-01-09 | The Procter & Gamble Company | Method of printing 3d-microoptic images on packing systems |
| GB2595310A (en) * | 2020-05-22 | 2021-11-24 | Stensborg As | A method of, and apparatus for, simultaneous dual-sided imprinting |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| PLATEL ET AL., APPLIED NANOMATERIALS, vol. 201, no. 4, pages 3537 - 3544 |
| SPERLING ET AL., ADVANCES IN CHEMISTRY SERIES, vol. 239, 1994, pages 3 |
| TESSIER ET AL., CHEMICAL MATTERS, vol. 30, 2018, pages 6877 - 6883 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3149999B1 (en) | 2025-06-13 |
| FR3149999A1 (en) | 2024-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Lee et al. | Photolithographic technique for direct photochemical modification and chemical micropatterning of surfaces | |
| CN108517097A (en) | A kind of carbon quantum dot-polyvinyl alcohol film and its preparation method and application | |
| EP2962302B1 (en) | Protective varnishes for photopolymer applications an acrylate basis | |
| Bedlek-Anslow et al. | Micro-heterogeneous oxygen response in luminescence sensor films | |
| EP2762547B1 (en) | Luminescent particles of carbon, method for preparing same and use thereof | |
| WO2018115658A1 (en) | Reversible piezochromic coating having a hybrid sol-gel/polymer matrix for detecting impacts on composite substrates | |
| Sahin et al. | Transferrable SERS barcodes | |
| Böcherer et al. | Decolorization of lignin for high‐resolution 3D printing of high lignin‐content composites | |
| FR2909095A1 (en) | FLUORESCENT LIQUID INK COMPOSITION FOR INKJET PRINTING. | |
| EP3277420B1 (en) | Aqueous dispersion of particles of at least one thermoplastic polymer, process for preparing it and applications thereof, especially for sizing reinforcing fibres | |
| Chen et al. | Bio-based pH-responsive microcapsules derived from Schiff base structures for acid rain protection | |
| WO2024256675A1 (en) | 3d marking method | |
| TW202235295A (en) | Raman-detectible compositions comprising 2d materials | |
| WO2017159621A1 (en) | Antireflective film and functional glass | |
| Chen et al. | Design and synthesis of hydrangea-shaped intelligent self-healing superhydrophobic coating on wood substrate | |
| EP3759161B1 (en) | Method for depositing nano-objects on the surface of a polymer gel comprising zones with distinct rigidities | |
| Bleiziffer et al. | Durable Anti‐fogging Polymer Coatings Based on C, H Insertion Cross–linking (CHic) That Are User and Environmentally Friendly | |
| Trinchi et al. | Distributed quantum dot sensors for monitoring the integrity of protective aerospace coatings | |
| Jia et al. | Monolayer organic thin films as particle-contamination–resistant coatings | |
| FR3131788A1 (en) | Authenticable article and its manufacturing process | |
| EP3221042B1 (en) | Method for preparing a colloidal solution of nanoparticles of a mixed oxide of vanadium and europium or a mixed oxide of vanadium, europium and yttrium. | |
| EP2720806B1 (en) | Process for functionalizing a surface with an object or molecule of interest | |
| EP1591500A2 (en) | Anti-graffiti varnish | |
| KR20220090091A (en) | Perfluoropolyether-benzophenone compound, anti-reflective coating additive and coating composition comprising the same | |
| Rabouw et al. | Nanoscale lithographic positioning of fluorescing quantum dot nanocrystals on planar samples |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 24732024 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |









