BRPI0619916A2 - automated shaving or shaving blade coloring control - Google Patents

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BRPI0619916A2
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BR
Brazil
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color
blade
oxidation
shaving
parameter
Prior art date
Application number
BRPI0619916-0A
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Portuguese (pt)
Inventor
Adam Kesley
Kenneth J Skrobis
Alfred Porcaro
Joseph A Depuydt
Original Assignee
Gillette Co
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Abstract

<UM>CONTROLE AUTOMATIZADO DE COLORIZAçãO DE LáMINAS DE BARBEAR OU DEPILAR<MV>. Trata-se de métodos e sistemas para controle automatizado de cor. Estes métodos e sistemas são adequadas ao uso em vários processos de oxidação para a coloração de aço tratado por calor, por exemplo lâmina de aço de barbear ou depilar. Um circuito de realimentação (com controle de circuito fechado> é estabelecido, incluindo as etapas de medição da cor, comparação da cor medida com uma cor final e quantificação da diferença entre as mesmas e, se a diferença exceder um limite predeterminado, regulação dos parâmetros de ajuste de cor, por exemplo, o fluxo de ar na zona de oxidação, de modo que a cor medida e a final sejam equivalentes ou estejam dentro de uma variância predeterminada.<UM> AUTOMATED CONTROL OF COLORING OF SHAVING OR DEPILING BLADES <MV>. These are methods and systems for automated color control. These methods and systems are suitable for use in various oxidation processes for the coloring of heat treated steel, for example razor or shaving steel blade. A feedback circuit (with closed-loop control> is established, including the steps of measuring the color, comparing the measured color with a final color and quantifying the difference between them and, if the difference exceeds a predetermined limit, regulation of the parameters of color adjustment, for example, the air flow in the oxidation zone, so that the measured and final color are equivalent or are within a predetermined variance.

Description

CONTROLE AUTOMATIZADO DE COLORIZAÇÃO DE LÂMINAS DE BARBEAR OU DEPILARAUTOMATED COLORING CONTROL OF SHAVING OR SHAVING BLADES

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

Esta invenção refere-se ao campo das lâminas de barbear ou depilar e a processos para fabricação de lâminas de barbear ou depilar e mais especificamente ao controle automatizado de colorização de lâminas de barbear ou depilar em tal processo.This invention relates to the field of razor or shaving razors and processes for manufacturing razor or shaving razors and more specifically to automated shaving or shaving blade colorization control in such a process.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

As lâminas de depilação são, tipicamente, formadas por um material laminar metálico adéquado, como aço inoxidável, o qual é fendido na largura desejada e tratado por calor para dar têmpera ao metal. A operação de endurecimento usa uma fornalha de alta temperatura, na qual o metal pode ser exposto a temperaturas superiores a 1.100°C durante até 10 segundos, sendo em seguida submetido a arrefecimento brusco. Após o processo de endurecimento, um gume cortante é formado na lâmina. 0 gume cortante tem, tipicamente, uma configuração em formato de cunha com uma extremidade que tem um raio menor que cerca de 1000 ângstrons, por exemplo, cerca de 200 a 300 ângstrons. Vários revestimentos podem ser aplicados ao gume cortante. Por exemplo, revestimentos rígidos como diamante, diamante amorfo, material de carbono tipo diamante (Diamond Like Carbon, ou DLC) , nitretos, carbonetos, óxidos ou cerâmicas são freqüentemente aplicados ao gume cortante ou à extremidade do mesmo, para melhorar a rigidez, a resistência à corrosão e a capacidade de barbeamento ou depilação. Camadas intermediárias de materiais contendo nióbio ou cromo podem ajudar a melhorar a ligação entre o substrato, tipicamente aço inoxidável, e os revestimentos rígidos. Uma camada externa de politetrafluoroetileno (PTFE) pode ser usada para proporcionar redução de atrito.The epilating blades are typically formed of a suitable metallic laminar material, such as stainless steel, which is slotted to the desired width and heat treated to quench the metal. The hardening operation uses a high temperature furnace in which the metal can be exposed to temperatures above 1,100 ° C for up to 10 seconds and then subjected to sudden cooling. After the hardening process, a sharp edge is formed on the blade. The cutting edge typically has a wedge-shaped configuration with an end having a radius of less than about 1000 angons, for example, about 200 to 300 angles. Various coatings can be applied to the cutting edge. For example, hard coatings such as diamond, amorphous diamond, diamond like carbon (DLC), nitrides, carbides, oxides or ceramics are often applied to the cutting edge or edge to improve stiffness, corrosion resistance and the ability to shave or shave. Intermediate layers of niobium or chromium-containing materials can help improve the bond between the substrate, typically stainless steel, and hard coatings. An outer layer of polytetrafluoroethylene (PTFE) may be used to provide friction reduction.

É importante que estes revestimentos sejam aplicados, e quaisquer outras etapas de processamento pós- endurecimento sejam executadas, sob condições de temperatura suficientemente baixas para que o aço endurecido e afiado não fique significativamente temperado. Se o aço ficar temperado demais, ele irá perder a rigidez e pode não ter um desempenho adequado durante o uso.It is important that these coatings are applied, and any other post-hardening processing steps performed, under sufficiently low temperature conditions so that the hardened and sharpened steel is not significantly quenched. If the steel becomes too tempered, it will lose its stiffness and may not perform properly during use.

Exemplos de estruturas de gume cortante de lâminas de depilar ou barbear e processos para a fabricação das mesmas são descritos nas patentes U.S. n° 5.295.305, 5.232.568, 4.933.058, 5.032.243, 5.497.550, 5.940.975, 5.669.144, EP 0591334 e PCT 92/03330, as quais estão aqui incorporadas a título de referência.Examples of shaving or razor blade cutting structures and processes for their manufacture are described in US Patent Nos. 5,295,305, 5,232,568, 4,933,058, 5,032,243, 5,497,550, 5,940,975, No. 5,669,144, EP 0591334 and PCT 92/03330, which are incorporated herein by reference.

As lâminas de barbear ou depilar podem incluir um revestimento colorido, isto é, um revestimento contendo uma cor diferente da cor do material da lâmina subjacente. 0 termo "colorido", para uso na presente invenção, inclui todas as cores, inclusive preto e branco. 0 revestimento colorido proporciona um efeito estético desejável, sem afetar de modo adverso o desempenho ou as propriedades físicas da lâmina. A cor das lâminas de barbear ou depilar pode ser coordenada com a cor da carcaça de um cartucho de depilação, do cabo ou de outros componentes de um sistema para barbeamento ou depilação. Em algumas implementações preferenciais, o revestimento cobre substancialmente toda a superfície da lâmina, acentuando o efeito estético e simplificando a produção. Os revestimentos são duráveis, exibem excelente adesão ao material da lâmina e podem ser produzidos consistentemente e de modo relativamente barato.Shaving or shaving blades may include a colored coating, i.e. a coating containing a different color from the color of the underlying blade material. The term "colored" for use in the present invention includes all colors, including black and white. The colored coating provides a desirable aesthetic effect without adversely affecting blade performance or physical properties. The color of shaving or shaving blades can be coordinated with the carcass color of a shaving cartridge, the handle or other components of a shaving or shaving system. In some preferred embodiments, the coating substantially covers the entire blade surface, accentuating the aesthetic effect and simplifying production. The coatings are durable, exhibit excellent adhesion to the blade material and can be produced consistently and relatively inexpensively.

As lâminas de barbear ou depilar podem ser coloridas durante o processo de endurecimento do aço através do uso de técnicas como oxidação térmica da lâmina de aço ou redução e re-oxidação controlada de um revestimento superficial de óxido metálico rígido, por exemplo, dióxido de titânio, aplicado à lâmina de aço. Para reduzir custos, diminuir a quantidade de sucata e obter qualidade e controle de cor, estas duas técnicas exigem usinagem e um processo automatizado de controle de cor.Shaving or shaving blades may be colored during the steel hardening process through the use of techniques such as thermal oxidation of the steel blade or controlled reduction and re-oxidation of a rigid metal oxide surface coating, eg titanium dioxide. , applied to the steel blade. To reduce costs, reduce scrap and achieve quality and color control, these two techniques require machining and an automated color control process.

A técnica de oxidação térmica inclui submeter o material da lâmina a um processo de endurecimento e, durante o processo de endurecimento, expor o material da lâmina a ar seco puro para formar uma camada de óxido em sua superfície. 0 método inclui também o arrefecimento brusco (têmpera) do material da lâmina após a etapa de oxidação, para iniciar a transformação martensítica do material da lâmina e dar ao material endurecido o formato de lâmina de depilação, no qual a camada de óxido fornece uma superfície colorida à lâmina de depilação. Os métodos preferenciais não afetam de modo adverso as propriedades finais da lâmina. O processo de coloração da lâmina por redução e re- oxidação controlada de um revestimento de superfície de óxido metálico rígido envolve a aplicação de uma camada de um óxido metálico rígido e/ou oxinitreto metálico, por exemplo, óxido de titânio e/ou óxidos de outros metais de transição incluindo zircônio, alumínio, silício, tungstênio, tântalo, nióbio, ferro, e misturas dos mesmos, a uma folha de aço mole para lâminas, por exemplo, através de deposição física de vapor (PVD), deposição de vapores químicos intensificada por plasma (PECVD), ou outra técnica de deposição, em uma camada de espessura uniforme. Para este processo de coloração, a operação de endurecimento inclui submeter o material de lâmina revestido por óxido metálico a um processo de endurecimento e, durante o processo de endurecimento, reduzir o teor de oxigênio do revestimento de óxido metálico ou oxinitreto presente e, então, re-oxidar o óxido através da exposição do revestimento a uma quantidade controlada de ar seco puro em proporção à cor de revestimento final desejada. Este método inclui, também, o arrefecimento brusco do material da lâmina, após a etapa de re-oxidação, para iniciar a transformação martensítica do material da lâmina, e a transformação do material da lâmina endurecido em uma lâmina de barbear ou depilar. Os métodos preferenciais não afetam de modo adverso as propriedades finais da lâmina.Thermal oxidation technique includes subjecting the blade material to a hardening process and, during the hardening process, exposing the blade material to pure dry air to form an oxide layer on its surface. The method also includes quenching the blade material after the oxidation step to initiate martensitic transformation of the blade material and giving the hardened material the shape of the depilatory blade, in which the oxide layer provides a surface colored to the hair removal blade. Preferred methods do not adversely affect the final properties of the slide. The process of staining the slide by controlled reduction and oxidation of a rigid metal oxide surface coating involves the application of a layer of a rigid metal oxide and / or metal oxynitride, for example titanium oxide and / or other transition metals including zirconium, aluminum, silicon, tungsten, tantalum, niobium, iron, and mixtures thereof, to a soft sheet steel for blades, for example by physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition Enhanced Plasma (PECVD), or other deposition technique, in a layer of uniform thickness. For this staining process, the hardening operation includes subjecting the metal oxide coated sheet material to a hardening process and, during the hardening process, reducing the oxygen content of the present metal oxide or oxynitride coating and then re-oxidizing the oxide by exposing the coating to a controlled amount of pure dry air in proportion to the desired final coating color. This method also includes abrupt cooling of the blade material after the re-oxidation step to initiate martensitic transformation of the blade material and the transformation of the hardened blade material into a shaving or shaving blade. Preferred methods do not adversely affect the final properties of the slide.

A técnica de oxidação térmica inclui passar o material da lâmina através de um forno em forma de túnel com duas zonas. A primeira zona é usada para austenizar a lâmina de aço e para remover qualquer revestimento de óxido nativo. Esta primeira zona contém principalmente hidrogênio e nitrogênio. Uma segunda zona do forno em forma de túnel, chamada de zona de oxidação, que se segue diretamente à primeira zona, é usada para oxidar a superfície da tira de aço inoxidável. A primeira zona tem temperaturas próximas a 1.100°C por quase toda a sua extensão. As temperaturas próximas à saída da primeira zona, imediatamente antes da zona de oxidação, reduzem a temperatura do material da lâmina de quase 1.100°C durante a austenização para menos de cerca de 800°C conforme ela entra na segunda zona. O oxigênio disponível na zona de oxidação do forno em forma de túnel pode ser controlado, controlando-se a quantidade de ar seco e de nitrogênio injetada nesta zona. Controlando-se o oxigênio disponível da zona de oxidação, a cor da película de óxido formada pode ser definida e controlada. Depois que o aço oxidado passa através da zona de oxidação do forno em forma de túnel, por meio de blocos de arrefecimento brusco resfriados a água, a têmpera martensítica é iniciada. O processo de endurecimento resulta na martensitização do material de lâmina.Thermal oxidation technique includes passing the blade material through a two zone tunnel oven. The first zone is used to austenize the steel blade and to remove any native oxide coating. This first zone contains mainly hydrogen and nitrogen. A second zone of the tunnel-shaped furnace, called the oxidation zone, which follows directly from the first zone, is used to oxidize the surface of the stainless steel strip. The first zone has temperatures close to 1,100 ° C for almost its entire length. Temperatures near the exit of the first zone just prior to the oxidation zone reduce the temperature of the blade material from almost 1,100 ° C during austenization to below about 800 ° C as it enters the second zone. Oxygen available in the tunnel oven oxidation zone can be controlled by controlling the amount of dry air and nitrogen injected into this zone. By controlling the available oxygen from the oxidation zone, the color of the oxide film formed can be defined and controlled. After the oxidized steel passes through the oxidation zone of the tunnel furnace through water-cooled rough cooling blocks, martensitic quenching is initiated. The hardening process results in martensitization of the blade material.

Os processos de coloração de lâminas óxido- térmicos acima descritos permitem que uma película de óxido decorativa seja produzida em uma lâmina de aço durante o processo de endurecimento, após a austenização e antes da transformação martensítica. Se, ao invés disso, a lâmina de aço fosse colorida usando-se um processo de coloração óxido- térmico antes do processo de endurecimento, a cor geralmente iria ser degradada durante o processo de endurecimento convencional. Se for empregado um processo térmico de colorização de oxido após a transformação martensítica, isso geralmente destruirá as propriedades martensíticas da tira de aço inoxidável. Os processos acima descritos geralmente produzem óxidos protetores altamente adesivos, permitindo, ao mesmo tempo, um excelente controle de cor, sem causar qualquer impacto negativo às propriedades metalúrgicas das tiras endurecidas de lâmina de aço inoxidável.The oxide-thermal slide staining processes described above allow a decorative oxide film to be produced on a steel sheet during the hardening process, after austenization and before martensitic transformation. If instead the steel blade were colored using an oxide-thermal staining process prior to the hardening process, the color would generally be degraded during the conventional hardening process. If a thermal oxide colorization process is employed after martensitic transformation, this will generally destroy the martensitic properties of the stainless steel strip. The processes described above generally produce highly adhesive protective oxides while allowing excellent color control without negatively impacting the metallurgical properties of hardened stainless steel strip strips.

A técnica de endurecimento e de coloração da lâmina por redução e re-oxidação controlada de um revestimento de superfície de óxido metálico rígido inclui a passagem do material da lâmina através de um forno em forma de túnel que tem duas zonas. A primeira zona é usada para austenizar a lâmina de aço e para reduzir o revestimento de óxido. Esta primeira zona contém principalmente hidrogênio e nitrogênio. Uma segunda zona do forno em forma de túnel, localizada imediatamente após a primeira zona, é usada para re-oxidar o revestimento. A pressão parcial de oxigênio na segunda zona do forno túnel pode ser controlada independentemente das condições ambientes na primeira zona do forno túnel. Mediante o controle da pressão parcial dé oxigênio na segunda zona do forno túnel, a cor desejada da película de óxido pode ser definida e controlada. Depois que o aço revestido passa através da segunda zona do forno em forma de túnel, por meio de blocos de arrefecimento brusco resfriados a água, o arrefecimento martensítico é iniciado. O processo de endurecimento resulta na martensitização do material de lâmina. Os processos de coloração da lâmina por redução e re-oxidação acima descritos permitem que uma película decorativa de oxido de metal de transição seja especialmente modificada (colorida) durante o processo de endurecimento de um aço inoxidável martensítico. Se uma película decorativa de óxido de metal de transição for colorida antes do processo de endurecimento, ela geralmente irá ser degradada durante o processo de endurecimento convencional. Se um processo de coloração fosse empregado depois da transformação martensítica, ele iria ou destruir as propriedades martensíticas da tira de aço inoxidável, ou iria exigir um controle de temperatura intenso e o manuseio especial do material. Os processos acima descritos geralmente produzem óxidos protetores altamente adesivos, permitindo, ao mesmo tempo, um excelente controle de cor, sem causar qualquer impacto negativo às propriedades metalúrgicas das tiras endurecidas de lâmina de aço inoxidável.The technique of hardening and staining the blade by controlled reduction and re-oxidation of a rigid metal oxide surface coating includes the passage of the blade material through a two zone tunnel oven. The first zone is used to austenize the steel blade and to reduce the oxide coating. This first zone contains mainly hydrogen and nitrogen. A second tunnel oven zone, located immediately after the first zone, is used to re-oxidize the coating. Oxygen partial pressure in the second tunnel furnace zone can be controlled regardless of the ambient conditions in the first tunnel furnace zone. By controlling the partial oxygen pressure in the second zone of the tunnel furnace, the desired color of the oxide film can be defined and controlled. After the coated steel passes through the second tunnel furnace zone by means of water-cooled rough cooling blocks, martensitic cooling is initiated. The hardening process results in martensitization of the blade material. The reduction and re-oxidation blade staining processes described above allow a transition metal oxide decorative film to be specially modified (colored) during the hardening process of a martensitic stainless steel. If a transition metal oxide decorative film is colored prior to the hardening process, it will usually be degraded during the conventional hardening process. If a coloring process were employed after the martensitic transformation, it would either destroy the martensitic properties of the stainless steel strip, or would require intense temperature control and special material handling. The processes described above generally produce highly adhesive protective oxides while allowing excellent color control without negatively impacting the metallurgical properties of hardened stainless steel strip strips.

Em ambos os métodos de produção de lâminas coloridas acima descritos, tanto na oxidação térmica da lâmina de aço, quanto na redução e re-oxidação controlada de um revestimento de superfície de óxido metálico rígido, a cor surge da interferência de película delgada entre a reflectância parcial da luz na interface ar/óxido e a reflectância de luz na interface óxido/aço. Uma interferência construtiva ocorre quando a luz refletida de uma interface tem a mesma fase da luz refletida de outra interface, produzindo brilho. Uma interferência destrutiva ocorre quando as luzes refletidas das interfaces estão fora de fase, produzindo escuridão. A diferença de fase óptica entre a luz refletida de cada interface depende do comprimento da trajetória óptica, (OPL - "optical path length") , através da película ,delgada de óxido. A OPL é dada por:In both of the above described methods of producing colored sheets, both in the thermal oxidation of the steel sheet and in the controlled reduction and re-oxidation of a rigid metal oxide surface coating, color arises from the thin film interference between the reflectance. light at the air / oxide interface and the light reflectance at the oxide / steel interface. Constructive interference occurs when reflected light from one interface has the same phase as reflected light from another interface, producing brightness. Destructive interference occurs when reflected lights from interfaces are out of phase, producing darkness. The optical phase difference between the reflected light of each interface depends on the optical path length (OPL) through the thin oxide film. The OPL is given by:

<formula>formula see original document page 9</formula><formula> formula see original document page 9 </formula>

em que:on what:

nf = índice de refração da película delgada d = espessura da película delgadanf = thin film refractive index d = thin film thickness

θ = ângulo entre a luz incidente e a normal da superfície da película delgada.θ = angle between incident and normal light of the thin film surface.

O fator 2 considera a passagem dupla através da película devido a reflexão.Factor 2 considers the double passage through the film due to reflection.

No caso de oxidação térmica de uma lâmina de aço não coberta, o índice de refração do óxido é considerado como sendo quase constante e a cor é primariamente devida à espessura final do óxido, d. Quando há re-oxidação de uma película de óxido metálico rígido em uma lâmina de aço, a espessura do óxido metálico rígido é considerada como sendo quase constante e a cor é primariamente uma função do grau de re-oxidação, que se correlaciona com um aumento associado ao índice de refração.In the case of thermal oxidation of an uncovered steel sheet, the oxide refractive index is considered to be almost constant and the color is primarily due to the final oxide thickness, d. When there is a re-oxidation of a rigid metal oxide film on a steel sheet, the thickness of the rigid metal oxide is considered to be almost constant and color is primarily a function of the degree of reoxidation, which correlates with an increase. associated with the refractive index.

Variações nos parâmetros associados ao processo de endurecimento, incluindo temperatura, taxas de fluxo de gás e vazamentos de gás, resultam na mudança de cor para o processo de coloração por oxidação térmica. Variações nos parâmetros do processo de endurecimento, bem como na espessura ou índice de refração do oxido metálico/película de oxinitreto pré- endurecido, se deixados desbalanceados, também irão levar a mudança de cor na lâmina de aço endurecida associada ao processo de redução/re-oxidação. Além do mais, alterações abruptas na espessura da película de óxido metálico pré- depositado podem ocorrer quando tiras fendidas são soldadas juntas para processo contínuo, causando deste modo alterações de cor abruptas no produto final.Variations in the parameters associated with the hardening process, including temperature, gas flow rates and gas leaks, result in the color change for the thermal oxidation staining process. Variations in the hardening process parameters as well as the thickness or refractive index of the metal oxide / pre-hardened oxynitride film, if left unbalanced, will also lead to color change in the hardened steel blade associated with the reduction / re -oxidation. In addition, abrupt changes in pre-deposited metal oxide film thickness can occur when cracked strips are welded together for continuous processing, thereby causing abrupt color changes in the final product.

Para os processos de coloração de lâmina discutidos, variações podem ser compensadas, e deste modo uma cor final pode ser alcançada, através da observação da cor da lâmina de aço endurecida seguida de um ajuste do fluxo de ar seco puro durante os processos de oxidação ou re-oxidação. No entanto, ajustes manuais aumentam custos de produção e não permitem compensações suficientemente rápidas para mudança de cor, aumentando a quantidade de material de lâmina inaceitável que é produzido.For the blade staining processes discussed, variations can be compensated, and thus a final color can be achieved by observing the color of the hardened steel blade followed by an adjustment of the pure dry air flow during oxidation processes. re-oxidation. However, manual adjustments increase production costs and do not allow compensations fast enough for color change, increasing the amount of unacceptable blade material that is produced.

A presente invenção intervém para fornecer uma melhora no controle de cor automatizado. Tais métodos e sistemas são descritos a seguir. Estes métodos e sistemas são adequados para uso em vários processos de oxidação para a coloração de lâminas de barbear ou depilar de aço. Um circuito de realimentação (com controle de circuito fechado) é estabelecido, incluindo as etapas de medição de cor, comparação da cor medida com um valor de cor final, e quantificação da diferença entre as mesmas e, se a diferença exceder um limite predeterminado, regulação de um parâmetro de ajuste de cor, por exemplo, o fluxo de ar da zona de oxidação, de modo que a cor medida e a final sejam equivalentes ou estejam dentro de uma variância predeterminada.The present invention intervenes to provide an improvement in automated color control. Such methods and systems are described below. These methods and systems are suitable for use in various oxidation processes for staining steel razor blades. A feedback loop (with closed loop control) is established, including the steps of color measurement, comparison of the measured color with a final color value, and quantification of the difference between them and, if the difference exceeds a predetermined limit, adjusting a color adjustment parameter, for example, the oxidation zone air flow, so that the measured and final color are equivalent or within a predetermined variance.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

A presente invenção refere-se a um processo para fabricação de lâminas de barbear ou depilar compreendendo: um circuito de realimentação automatizado, medindo um parâmetro de cor de uma tira de aço da lâmina saindo de um processo de coloração, comparando a cor medida a uma cor final e quantificando a diferença entre as mesmas e, se a diferença exceder um limite predeterminado, regulando um parâmetro de ajuste de cor de modo que a cor medida e a final sejam equivalentes ou estejam dentro de uma variância predeterminada.The present invention relates to a process for manufacturing razor or shaving razors comprising: an automated feedback circuit, measuring a color parameter of a blade steel strip exiting a coloring process, comparing the measured color to a final color and quantifying the difference between them and, if the difference exceeds a predetermined limit, by adjusting a color adjustment parameter so that the measured and final color are equivalent or within a predetermined variance.

Em outra modalidade, a invenção refere-se a um sistema para controle automatizado de cor de lâmina de barbear ou depilar compreendendo:In another embodiment, the invention relates to a system for automated shaving or shaving blade color control comprising:

um espectrômetro configurado de modo a medir um espectro de reflexão da lâmina de aço conforme ela sai do processo de colorização,a spectrometer configured to measure a reflection spectrum of the steel blade as it leaves the colorization process,

um controlador configurado de modo a ajustar um parâmetro do processo de colorização, um processador configurado de modo a determinar um parâmetro associado ao espectro de reflexão medido, calcular a diferença entre o parâmetro medido e um valor final predeterminado e, se a diferença está acima de um limite predeterminado, enviar uma tensão ao controlador de fluxo de massa, e uma fornalha de endurecimento equipada com uma zona de oxidação.a controller configured to adjust a parameter of the colorization process, a processor configured to determine a parameter associated with the measured reflection spectrum, calculate the difference between the measured parameter and a predetermined end value, and if the difference is above a predetermined limit, send a voltage to the mass flow controller, and a hardening furnace equipped with an oxidation zone.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

A Figura 1 é um fluxograma mostrando as etapas em um processo para manufatura de lâmina de barbear ou depilar, incluindo coloração da lâmina através de oxidação térmica, de acordo com uma modalidade da invenção.Figure 1 is a flowchart showing the steps in a process for manufacturing a razor blade or shaving blade including blade staining by thermal oxidation according to one embodiment of the invention.

A Figura 2 é um perfil de temperatura para uma fornalha de endurecimento.Figure 2 is a temperature profile for a hardening furnace.

A Figura 3A é uma vista lateral diagramática de uma zona de oxidação.Figure 3A is a diagrammatic side view of an oxidation zone.

A Figura 3B é uma vista diagramática em seção transversal de um aspersor, tomada ao longo da linha A-A na Figura 3A.Figure 3B is a diagrammatic cross-sectional view of a sprinkler taken along line A-A in Figure 3A.

A Figura 3C é uma vista frontal de uma abertura de saída uscida pela zona de oxidação mostrada na Figura 3A.Figure 3C is a front view of an outlet opening through the oxidation zone shown in Figure 3A.

A Figura 4 é um fluxograma mostrando as etapas em um processo para manufatura de lâmina de barbear ou depilar, incluindo coloração da lâmina através de redução e re-oxidação controlada, de acordo com uma modalidade da invenção.Figure 4 is a flowchart showing the steps in a process for shaving or shaving the blade including blade staining through controlled reduction and re-oxidation according to one embodiment of the invention.

A Figura 5 é um gráfico dos espectros de reflexão para lâminas de aço de oxido metálico rígido em sua condição pré-endurecimento e em várias condições pós-endurecimento (com o endurecimento tendo sido conduzido através de diferentes taxas de fluxo de ar na zona de oxidação) . 0 gráfico também mostra a correlação entre o valor mínimo de espectro, Xmin, e a cor de lâmina aproximada. A Figura 6 é um diagrama mostrando um circuito de alimentação de um controle de cor automatizado, consistindo em um espectrômetro, um processador, um controlador de fluxo de massa e uma fornalha de endurecimento equipada com uma zona de oxidação.Figure 5 is a graph of the reflection spectra for rigid metal oxide steel sheets in their pre-hardening condition and various post-hardening conditions (with hardening having been conducted through different airflow rates in the oxidation zone). ). The graph also shows the correlation between the minimum spectrum value, Xmin, and the approximate blade color. Figure 6 is a diagram showing an automated color control supply circuit consisting of a spectrometer, a processor, a mass flow controller and a hardening furnace equipped with an oxidation zone.

A Figura 7 é um fluxograma descrevendo o processo de retroalimentação do controle de cor.Figure 7 is a flowchart depicting the color control feedback process.

A Figura 8 é um gráfico mostrando a Xmj.n de uma película de oxido metálico rígido em uma lâmina de aço pré- endurecida, o Xmin de uma película de óxido metálico rígido em uma l;âmina de aço pós-endu'recida dentro de um controle de retròinformação, bem como o comprimento de onda mínimo alvo λT.Figure 8 is a graph showing the Xmn of a rigid metal oxide film on a pre-hardened steel sheet, Xmin of a rigid metal oxide film on a post-hardened steel sheet within a feedback control as well as the minimum target wavelength λT.

Símbolos de referência similares nos vários desenhos indicam elementos similares.Similar reference symbols in the various drawings indicate similar elements.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Um processo óxido-térmico adequado para formação de camada colorida de óxido e fabricação de lâminas de barbear ou depilar é mostrado diagramaticamente na Figura 1. Primeiro, uma chapa de lâmina de aço é fendida em tiras. As tiras são, então, soldadas juntas e, então, perfuradas para facilitar o manuseio durante o processamento subsequente.A suitable oxide-thermal process for colored oxide layer formation and shaving or shaving razor fabrication is shown diagrammatically in Figure 1. First, a steel blade plate is split into strips. The strips are then welded together and then drilled for ease of handling during subsequent processing.

Quando a seqüência desejada de etapas de pré- endurecimento é completada, o material da lâmina é submetido a um processo de endurecimento, que inclui austenização do aço inoxidável. Um perfil de temperatura típico para o processo· de têmpera, que é conduzido em um forno túnel, é mostrado na Figura 2. 0 material é rapidamente elevado a uma temperatura alta, por exemplo, aproximadamente 1160°C e mantido nessa temperatura durante um tempo, no qual a austenização do aço inoxidável ocorre, e, então, é permitido esfriar. Um gás de formação (por exemplo, incluindo hidrogênio e nitrogênio) flui através de uma zona de alta temperatura do forno durante a austenização. A composição e taxa de fluxo do gás de formação são controladas de modo que nenhuma oxidação ocorra, e qualquer oxido nativo seja reduzido. Em uma modalidade, o gás de formação inclui hidrogênio, para impedir a oxidação e reduzir qualquer óxido nativo, e nitrogênio, como um gás inerte usado para diluir a concentração de hidrogênio geral. Por exemplo, em algumas implementações o gás de formação pode incluir cerca de 75 % de hidrogênio e cerca de 25 % de nitrogênio, e pode ser liberado em uma taxa de fluxo de cerca de 7 a 38 L/min.When the desired sequence of pre-hardening steps is completed, the blade material is subjected to a hardening process, which includes austenizing stainless steel. A typical temperature profile for the quenching process, which is conducted in a tunnel furnace, is shown in Figure 2. The material is rapidly raised to a high temperature, for example, approximately 1160 ° C and held at that temperature for a while. , in which the austenization of stainless steel occurs, and then allowed to cool. A forming gas (eg including hydrogen and nitrogen) flows through a high temperature zone of the furnace during austenization. The composition and flow rate of the forming gas are controlled so that no oxidation occurs and any native oxide is reduced. In one embodiment, the forming gas includes hydrogen to prevent oxidation and reduce any native oxide, and nitrogen as an inert gas used to dilute the overall hydrogen concentration. For example, in some implementations the formation gas may include about 75% hydrogen and about 25% nitrogen, and may be released at a flow rate of about 7 to 38 L / min.

Após a austenização, as tiras passam através de uma zona de oxidação, na qual a camada de óxido colorida é acumulada sobre a superfície da lâmina de aço. O gás de formação flui a partir da fornalha de endurecimento para dentro da zona de oxidação. Um gás de oxidação (por exemplo, incluindo oxigênio) é introduzido ao gás de formação até um ponto desejado na zona de oxidação (até o ponto em que as tiras tenham chegado a uma temperatura adequada para oxidação) e guia o processo de oxidação. O oxigênio pode ser fornecido sob a forma de ar seco puro. A zona de oxidação e as condições de oxidação (por exemplo, razão de hidrogênio para oxigênio) serão discutidas em detalhe abaixo. Depois que o material sai da zona de oxidação, ele é rapidamente arrefecido, resultando em uma transformação martensítica do aço inoxidável. O arrefecimento brusco (têmpera) não afeta adversamente a cor da camada de óxido.After austenization, the strips pass through an oxidation zone, in which the colored oxide layer is accumulated on the surface of the steel sheet. Forming gas flows from the hardening furnace into the oxidation zone. An oxidizing gas (for example including oxygen) is introduced to the forming gas to a desired point in the oxidation zone (until the strips have reached a suitable oxidation temperature) and guides the oxidation process. Oxygen may be supplied as pure dry air. Oxidation zone and oxidation conditions (eg hydrogen to oxygen ratio) will be discussed in detail below. After the material leaves the oxidation zone, it is rapidly cooled, resulting in a martensitic transformation of stainless steel. Sudden cooling (quenching) does not adversely affect the color of the oxide layer.

Os processos aqui descritos podem ser adicionados a processos existentes de endurecimento do aço da lâmina, freqüentemente com alterações mínimas ao processo existente. Por exemplo, um processo existente de endurecimento do aço da lâmina utiliza uma fornalha de alta temperatura (maior que cerca de 1.100°C) contendo uma saída de gás de formação. Duas tiras paralelas e contínuas de lâmina de aço inoxidável são puxadas através dessa fornalha de alta temperatura a 36,6 m/min (120 pés/min) cada uma. Este tratamento por alta temperatura é usado para austenitizar as tiras de aço inoxidável. Próximo à saída da fornalha de alta temperatura está um tubo encamisado resfriado a água (também mencionado como mufla tubular resfriada a água). Essa seção é usada para iniciar o processo de resfriamento das tiras de lâmina de aço inoxidável. Imediatamente após a zona resfriada a água, as tiras de lâmina de aço inoxidável são puxadas através de um conjunto de blocos de arrefecimento brusco resfriados a água. Os blocos de arrefecimento brusco iniciam a transformação martensítica do aço. Este processo existente pode ser modificado para formar uma camada de óxido colorida através da substituição da mufla tubular resfriada a água, entre a fornalha de alta temperatura e os blocos de arrefecimento brusco, com a zona de oxidação acima referida. Em determinadas instâncias, o perfil de temperatura da fornalha pode ser modificado de modo que a tiras saiam da fornalha a uma temperatura menor que cerca de 800°C, ou de cerca de 400 a 750°C, ou mesmo de cerca de 600-700°C.The processes described herein can be added to existing blade steel hardening processes, often with minimal changes to the existing process. For example, an existing blade steel hardening process utilizes a high temperature furnace (greater than about 1,100 ° C) containing a forming gas outlet. Two parallel and continuous strips of stainless steel blade are pulled through this high temperature furnace at 36.6 m / min (120 ft / min) each. This high temperature treatment is used to austenitize stainless steel strips. Near the outlet of the high temperature furnace is a water-cooled jacketed tube (also referred to as a water-cooled tubular muffle). This section is used to begin the cooling process of stainless steel blade strips. Immediately after the water-cooled zone, the stainless steel blade strips are pulled through a set of rough water-cooled cooling blocks. The rough cooling blocks begin the martensitic transformation of steel. This existing process can be modified to form a colored oxide layer by replacing the water-cooled tubular muffle between the high temperature furnace and the rough cooling blocks with the above oxidation zone. In certain instances, the temperature profile of the furnace may be modified so that the strips exit the furnace at a temperature of less than about 800 ° C, or about 400 to 750 ° C, or even about 600-700 ° C. ° C.

Uma zona de oxidação adequada é mostrada diagramaticamente na Figura 3A. A zona de oxidação pode ser, por exemplo, um tubo Inconel fixado à tubulação usada na fornalha de alta temperatura da linha de tempera. Em uma modalidade, um sistema aspersor de gás 200 é instalado a cerca de 2, 9 cm a partir da entrada do tubo 202 e dimensionado para se estender até cerca de 5,1 cm ao longo do tubo. Nesse caso, o aspersor tem um total de 16 porta de entrada para gás (não mostrada), e é projetado de modo que o gás injetado através do aspersor (setas na Figura 3A) atue uniformemente sobre as tiras de aço inoxidável. O gás é introduzido no aspersor através de um par de tubos de entrada 201 e 203. Um deflector de gás 204 podem estar incluído de modo que duas tiras de aço inoxidável de material da lâmina sejam separadas umas das outras para que a composição de gás em cada lado do deflector possa ser controlada parcialmente independente do outro lado. O deflector 204 pode definir duas câmaras 210, 212, conforme mostrado:na Figura 3B. Nesse caso, o deflector de gás pode, por exemplo, começar a cerca de 0,3 cm a partir da entrada da zona de oxidação e se estender ao longo do tubo até cerca de 10,2 cm. Se for desejado, o defletor de gás 204 pode estender-se ao longo do comprimento inteiro da zona de oxidação de modo que não ocorra a mistura de fluxos de gás dos tubos de entrada 201 e 203, permitindo um controle independente dos dois lados do defletor dentro do tubo (210 e 212). O aspersor de gás é projetado de modo a possibilitar um controle duplo do fluxo de gás, permitindo que duas tiras sejam processadas ao mesmo tempo, usando a mesma fornalha. As taxas de fluxo de gás podem ser controladas mediante medidores de fluxo de gás. A saída de cada câmara da zona de oxidação pode estar equipada com um flange e duas peças de aço 218, os quais definem uma fenda 219 e, portanto, agem como uma porta de saída 22 0 (Figura 3C). A fenda pode ser, por exemplo, de cerca de 0,1 até cerca de 0,2 cm de largura, Essa porta de saída impede qualquer refluxo do ar ambiente para dentro da zona de oxidação, além de encorajar uma melhor mistura dos gases no interior da dita zona. Conforme discutido acima, imediatamente após a zona de oxidação, as tiras de: lâmina de aço inoxidável são puxadas através de um conjunto de blocos de arrefecimento brusco resfriados a água 206. Os blocos de arrefecimento brusco iniciam a transformação martensítica do aço.A suitable oxidation zone is shown diagrammatically in Figure 3A. The oxidation zone may be, for example, an Inconel pipe attached to the pipe used in the tempering line high temperature furnace. In one embodiment, a gas sprinkler system 200 is installed about 2.9 cm from the inlet of tube 202 and sized to extend to about 5.1 cm along the tube. In this case, the sprinkler has a total of 16 gas inlets (not shown), and is designed so that the gas injected through the sprinkler (arrows in Figure 3A) acts evenly on the stainless steel strips. Gas is introduced into the sprinkler through a pair of inlet tubes 201 and 203. A gas deflector 204 may be included such that two stainless steel strips of blade material are separated from each other so that the gas composition in each side of the deflector can be controlled partially independently from the other side. Deflector 204 may define two chambers 210, 212 as shown: in Figure 3B. In this case, the gas deflector may, for example, start about 0.3 cm from the oxidation zone inlet and extend along the pipe to about 10.2 cm. If desired, gas deflector 204 may extend along the entire length of the oxidation zone so that no gas flow mixtures of inlet tubes 201 and 203 occur, allowing independent control of both sides of the deflector. inside the tube (210 and 212). The gas sprinkler is designed to allow dual control of gas flow, allowing two strips to be processed at the same time using the same furnace. Gas flow rates can be controlled by gas flow meters. The outlet of each chamber of the oxidation zone may be equipped with a flange and two steel parts 218 which define a slot 219 and thus act as an outlet port 220 (Figure 3C). For example, the slot may be from about 0.1 to about 0.2 cm wide. This outlet port prevents any reflux of ambient air into the oxidation zone and encourages better mixing of gases in the air. interior of said zone. As discussed above, immediately after the oxidation zone, the stainless steel blade strips are pulled through a set of water-cooled rough block 206. The rough cool block initiates martensitic transformation of the steel.

A cor desejada é, geralmente, obtida pelo controle da espessura e da composição da camada de óxido. A espessura e a composição da camada de óxido colorida dependerá de várias variáveis. Por exemplo, a espessura da camada de óxido dependerá da temperatura da tira de aço inoxidável quando o gás de oxidação é introduzido, e pela razão entre o hidrogênio e o oxigênio da mistura do gás de formação e do gás de oxidação ;na zona de oxidação. A composição ou a estequiometria da camada de óxido dependerá destes mesmos fatores e também da composição da superfície e morfologia das tiras. Geralmente, temperaturas e taxas de fluxo mais baixas produzem cores douradas e temperaturas e taxas de fluxo mais altas produzem a cores do espectro da violeta ao azul. Em algumas implementações a razão entre o hidrogênio e o oxigênio é de cerca de 100:1 a 500:1. Para um determinado tipo de material da lâmina, com a razão entre hidrogênio e o oxigênio em torno do ponto médio desta faixa, é obtido um oxido de cor azul escuro estético. 0 aumento da quantidade relativa de oxigênio tenderá a produzir cores azul claro e azul claro-esverdeado, enquanto que a redução da quantidade relativa de oxigênio tenderá a produzir cores violeta e, então, cores douradas.The desired color is generally obtained by controlling the thickness and composition of the oxide layer. The thickness and composition of the colored oxide layer will depend on several variables. For example, the thickness of the oxide layer will depend on the temperature of the stainless steel strip when the oxidizing gas is introduced, and the ratio of hydrogen to oxygen of the formation gas and oxidation gas mixture in the oxidation zone. . The composition or stoichiometry of the oxide layer will depend on these same factors and also on the surface composition and strip morphology. Generally, lower temperatures and flow rates produce golden colors and higher temperatures and flow rates produce color from the violet to blue spectrum. In some implementations the ratio of hydrogen to oxygen is from about 100: 1 to 500: 1. For a particular type of slide material, with the ratio of hydrogen to oxygen around the midpoint of this range, an aesthetic dark blue oxide is obtained. Increasing the relative amount of oxygen will tend to produce light blue and light blue-green colors, while reducing the relative amount of oxygen will tend to produce violet colors and then golden colors.

A velocidade na qual o material viaja através da zona de oxidação e o comprimento da zona de oxidação também afetará a colorização. Velocidades adequadas podem ser, por exemplo, na faixa de cerca de 15 a cerca de 4 0 m/min.The speed at which material travels through the oxidation zone and the length of the oxidation zone will also affect colorization. Suitable speeds may be, for example, in the range of from about 15 to about 40 m / min.

Em alguns casos, pode ser necessário ajustar os parâmetros do processo de têmpera e/ou do processo de oxidação : a fim de obter-se um produto final consistente. A temperatura da tira ao entrar na zona de oxidação pode ser controlada através do ajuste da temperatura das últimas zonas na fornalha de têmpera e/ou pelo uso de elementos aquecedores na zona de oxidação. 0 aumento da temperatura da tira ao entrar na zona de oxidação aumentará a espessura do oxido produzido na zona de oxidação. Quando o processo é executado com o uso das fornalhas mais convencionais, a temperatura da tira ao entrar na zona de oxidação só pode ser ajustada na configuração inicial do processo. Uma vez que a composição do gás oxidante da zona de oxidação pode ser rapidamente ajustada; é este o parâmetro que é geralmente usado para compensar as variações na tira de material e para ajustar precisamente a cor oxida. 0 ajuste de temperatura exato das últimas zonas da fornalha de endurecimento e a composição exata do gás oxidante são selecionadas com base na cor desejada, no tamanho, no formato, na composição e na velocidade da tira de aço, entre outros fatores.In some cases, it may be necessary to adjust the quench process and / or oxidation process parameters in order to obtain a consistent end product. The temperature of the strip upon entering the oxidation zone may be controlled by adjusting the temperature of the last zones in the quenching furnace and / or by using heating elements in the oxidation zone. Increasing the temperature of the strip upon entering the oxidation zone will increase the thickness of the oxide produced in the oxidation zone. When the process is performed using the most conventional furnaces, the temperature of the strip upon entering the oxidation zone can only be adjusted in the initial process setting. Since the oxidizing gas composition of the oxidation zone can be quickly adjusted; This is the parameter that is generally used to compensate for variations in the material strip and to precisely adjust the oxidized color. The exact temperature setting of the last hardening furnace zones and the exact composition of the oxidizing gas are selected based on the desired color, size, shape, composition and speed of the steel strip, among other factors.

Um processo adequado para aplicação de revestimento colorido através de um processo de redução/re- oxidação e fabricação de lâminas de barbear ou depilar é mostrado diagramaticamente na Figura 4. Conforme mostrado na Figura 4, a camada de oxido ou oxinitreto é, de preferência, aplicada; ao material laminar de onde a lâmina é formada, antes do corte de fendas do material laminar para uma largura desejada, que é tipicamente significativamente mais larga que a largura da lâmina final. A realização da etapa de revestimento nesse estágio simplifica a produção, pois uma grande área superficial pode ser revestida de uma vez. 0 revestimento de óxido é aplicado a uma folha de aço mole para lâminas, por exemplo mediante deposição física de vapor (PVD), deposição de vapores químicos intensificada por plasma (PECVD), ou outra técnica de deposição, em uma camada de espessura uniforme. A camada é tipicamente de cerca de 400 a cerca de 10.000 angstrons, por exemplo de cerca de 500 a cerca de 800 angstrons.A suitable process for applying colored coating through a shaving / shaving and shaving or shaving blade process is shown diagrammatically in Figure 4. As shown in Figure 4, the oxide or oxynitride layer is preferably applied; to the laminar material from which the blade is formed, prior to slitting the laminar material to a desired width, which is typically significantly wider than the width of the final blade. Performing the coating step at this stage simplifies production as a large surface area can be coated at one time. The oxide coating is applied to a soft sheet steel for blades, for example by physical vapor deposition (PVD), plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD), or other deposition technique, in a uniformly thick layer. The layer is typically from about 400 to about 10,000 angstrons, for example from about 500 to about 800 angstrons.

Quando a seqüência desejada de etapas pré- endurecimento tiver sido completada, o material da lâmina é submetido a um processo de endurecimento, o qual resulta na transformação martensítica do aço inoxidável. Um perfil de temperatura típico para o processo de têmpera, que é conduzido em um forno túnel, é mostrado na Figura 2. Esse perfil de temperatura no interior do forno envolve a rápida elevação. da temperatura do material até uma alta temperatura, por exemplo aproximadamente 1.160°C, mantendo- se o material nessa temperatura por um período de tempo, durante o qual ocorre a austenização do aço inoxidável. Depois de o material sair do forno, é rapidamente arrefecido, o que causa a martensitização do aço inoxidável,When the desired sequence of pre-hardening steps has been completed, the blade material undergoes a hardening process which results in martensitic transformation of stainless steel. A typical temperature profile for the quenching process, which is conducted in a tunnel furnace, is shown in Figure 2. This temperature profile inside the furnace involves rapid elevation. from the temperature of the material to a high temperature, for example approximately 1,160 ° C, the material being held at that temperature for a period of time during which austenization of stainless steel occurs. After the material comes out of the oven, it is rapidly cooled, which causes the martensitization of stainless steel,

Durante o processo de endurecimento, o revestimento de oxido é "colorizado", isto é, a coloração do revestimento de oxido é intensificada e/ou alterada. A colori zação pode resultar em uma acentuação da cor, por exemplo para uma tonalidade ou aparência mais brilhantes, e/ou pode resultar em uma alteração da cor do revestimento para uma cor diferente como, por exemplo, de cinza azulado para violeta, dourado ou azul, ou de verde opaco para amarelo esverdeado, verde escuro, ou verde azulado. Essa colorização resulta de uma alteração no índice de refração do revestimento que, por sua vez, resulta de uma alteração na composição, na composição estequiométrica e/ou na estrutura cristalina do revestimento de óxido. O grau de alteração no índice de refração evidente da película controlará a cor da película colorizada.During the hardening process, the oxide coating is "colored", that is, the coloring of the oxide coating is intensified and / or altered. Staining may result in a color accentuation, for example a brighter hue or appearance, and / or may result in a change of coating color to a different color such as bluish gray to violet, gold or blue, or opaque green to greenish yellow, dark green, or bluish green. Such colorization results from a change in the refractive index of the coating which in turn results from a change in the composition, stoichiometric composition and / or crystal structure of the oxide coating. The degree of change in the evident refractive index of the film will control the color of the colored film.

A composição e a estrutura cristalina do revestimento após a colorização e, portanto, a cor final do dito revestimento, dependerão de diversas variáveis. Por exemplo, a composição, ou estequiometria, do revestimento dependerá dos gases presentes na fornalha durante o processo de endurecimento. A introdução de apenas nitrogênio na fornalha geralmente altera um revestimento de óxido de titânio, cuja cor é inicialmente azul acinzentada, para azul brilhante ou violeta azulado. Essa alteração de cor se deve a uma redução no teor de oxigênio do revestimento de óxido de titânio. Se ar e/ou umidade forem introduzidos na fornalha, a redução do teor de oxigênio no revestimento de óxido de titânio é muito menor, e o índice de refração resultante é mais alto.The composition and crystalline structure of the coating after staining, and therefore the final color of said coating, will depend on several variables. For example, the composition or stoichiometry of the coating will depend on the gases present in the furnace during the hardening process. The introduction of nitrogen only into the furnace usually changes a titanium oxide coating, the color of which is initially grayish blue to bright blue or bluish violet. This color change is due to a reduction in the oxygen content of the titanium oxide coating. If air and / or moisture is introduced into the furnace, the reduction in oxygen content in the titanium oxide coating is much smaller, and the resulting refractive index is higher.

Outras variáveis que afetam a colorização são a espessura inicial e a composição do revestimento de óxido, o perfil de temperatura da fornalha de endurecimento, e a velocidade à qual o material passa pela fornalha. Caso a espessura e/ou a composição do revestimento variem ao longo do comprimento do material, pode ser necessário ajustar os parâmetrôs do processo de endurecimento, de modo a obter um produto ifinal consistente. Por ser difícil se ajustar rapidameiite a temperatura e condições ambientes em fornos em forma de túnel grandes que são tipicamente usados para endurecimento, pode ser desejável providenciar um forno separado mais curto que é mais rapidamente ajustável (mencionado abaixo como "a zona de oxidação"). Deste modo, o forno em forma de túnel convencional e maior pode ser usado para a etapa de alta temperatura da operação de endurecimento e para ligeiramente reduzir o revestimento de óxido (cjue pode, também, aumentar a uniformidade de sua composição), e o forno adicional e mais curto pode ser usado para oxidação/colorização, fornecendo uma zona de oxidação em que a composição do gás pode ser ajustada de modo relativamente rápido para compensar as variações no material. A temperatura da tira nesta zona de oxidação, e conseqüentemente a capacidade de resposta de coloração ambiente, pode ser ajustada para mais ou para menos, ao se regular o ponto de ajuste das últimas zonas da fornalha de alta temperatura. A composição e/ou taxa de fluxo do(s) gás (es) introduzido(s) na zona de oxidação podem, então, ser alteradas com base na aparência do material conforme ele sai da zona de oxidação e área de arrefecimento.Other variables that affect coloration are the initial thickness and composition of the oxide coating, the temperature profile of the hardening furnace, and the speed at which the material passes through the furnace. Should the thickness and / or composition of the coating vary along the length of the material, it may be necessary to adjust the hardening process parameters to obtain a consistent ifinal product. Because it is difficult to quickly adjust the temperature and ambient conditions in large tunnel-shaped furnaces that are typically used for hardening, it may be desirable to provide a shorter separate furnace that is more quickly adjustable (referred to below as "the oxidation zone"). . Thus, the conventional and larger tunnel furnace can be used for the high temperature step of the hardening operation and to slightly reduce the oxide coating (which may also increase the uniformity of its composition), and the furnace. Additional and shorter can be used for oxidation / coloring, providing an oxidation zone where the gas composition can be adjusted relatively quickly to compensate for variations in material. The temperature of the strip in this oxidation zone, and consequently the ambient coloring responsiveness, can be adjusted more or less by adjusting the setpoint of the last zones of the high temperature furnace. The composition and / or flow rate of the gas (s) introduced into the oxidation zone may then be altered based on the appearance of the material as it leaves the oxidation zone and cooling area.

A zona de oxidação pode ser similar àquela descrita para coloração de lâmina óxido-térmica acima, e conforme anteriormente mostrado na Figura 3A. A zona de oxidação, quando utilizada, está situada entre a fornalha de alta temperatura e o primeiro conjunto de blocos de arrefecimento brusco resfriados a água, e substitui a mufla tubular resfriada a água usada em uma linha de endurecimento padrão. O perfil de temperatura da fornalha pode ser modificado de modo que as tiras de lâmina de aço inoxidável revestidas surjam da fornalha de endurecimento e entrem na zona de oxidação a uma temperatura próxima ou mais baixa que cerca de 1.160°C. A adição de elementos aquecedores à zona de oxidação pode, também, ser empregada para otimizar a estabilidade do processo, por exemplo, durante o início do mesmo. O gás de oxidação, por exemplo uma mistura de oxigênio e nitrogênio introduzida como ar seco e nitrogênio, pode ser usado para controlar o processo de coloração, caso em que é adicionado diretamente ao fluxo de gases a partir da fornalha de alta temperatura.The oxidation zone may be similar to that described for oxide-thermal slide staining above, and as previously shown in Figure 3A. The oxidation zone, when used, is situated between the high temperature furnace and the first set of water-cooled rough block, and replaces the water-cooled tubular muffle used in a standard hardening line. The temperature profile of the furnace may be modified such that the coated stainless steel strip strips emerge from the hardening furnace and enter the oxidation zone at a temperature close to or below about 1,160 ° C. The addition of heating elements to the oxidation zone may also be employed to optimize process stability, for example during its initiation. Oxidation gas, for example a mixture of oxygen and nitrogen introduced as dry air and nitrogen, can be used to control the coloring process, in which case it is added directly to the gas stream from the high temperature furnace.

Os inventores desenvolveram métodos de, e sistemas para, controle de cor automatizado que são adequados, mas não são limitados ao uso em nenhum dos processos de coloração acima descritos. Um circuito de realimentação (com controle de circuito fechado) é estabelecido, incluindo as etapas de medição da cor, comparação da cor medida com uma cor final e quantificação da diferença entre as mesmas e, se a diferença exceder um limite predeterminado, o ajuste dos parâmetros de ajuste de cor, por exemplo, do fluxo de ar na zona de oxidação, fará com que a cor medida e a cor final sejam equivalentes ou estejam dentro de uma variância predeterminada. Os sistemas e método;= preferenciais reduzem substancialmente a variação ou mudança de cor detectável a longo prazo.The inventors have developed automated color control methods and systems that are suitable but not limited to use in any of the staining processes described above. A feedback loop (with closed loop control) is established including the steps of color measurement, comparison of the measured color with a final color and quantification of the difference between them and, if the difference exceeds a predetermined limit, the adjustment of the Color adjustment parameters, for example, of the air flow in the oxidation zone, will cause the measured color and the final color to be equivalent or within a predetermined variance. Preferred systems and methods substantially reduce the long-term detectable color change or change.

Em um aspecto, a invenção apresenta sistemas para controle automatizado de coloração de lâminas de barbear ou depilar que incluem um espectrômetro, um processador, um controlador de fluxo de massa (MFC) , e uma fornalha de endurecimento equipada com uma zona de oxidação. 0 espectrômetro mede o espectro de reflexão da lâmina de aço conforme'ela sai do processo de colorização (por exemplo, a lâmina de aço endurecida e re-oxidada revestida de óxido metálico iou a lâmina de aço termicamente oxidada) . 0 espectro de reflexão é a porcentagem de luz refletida que retorna ao espectrômetro em contraste com o comprimento de onda da luz refletida. 0 processador determina um parâmetro associado ao espectro de reflexão medido, por exemplo, o comprimento de onda mínimo da luz refletida (λmin), e calcula a diferença entre o parâmetro medido e um valor alvo predeterminado. Se a diferença estiver acima de um limite predeterminado, o 5 processador então envia uma tensão ao controlador de fluxo de massa para ou aumentar ou diminuir o fluxo de ar seco puro na zona de oxidação, de modo que o valor alvo seja aproximado. Em algumas implementações, o parâmetro é o comprimento de onda máximo da luz refletida, λmax.In one aspect, the invention features systems for automated shaving or shaving blade coloring that include a spectrometer, a processor, a mass flow controller (MFC), and a hardening furnace equipped with an oxidation zone. The spectrometer measures the reflection spectrum of the steel sheet as it exits the colorization process (for example, the metal oxide coated hardened and re-oxidized steel sheet or the thermally oxidized steel sheet). Reflection spectrum is the percentage of reflected light that returns to the spectrometer in contrast to the wavelength of the reflected light. The processor determines a parameter associated with the measured reflection spectrum, for example, the minimum wavelength of the reflected light (λmin), and calculates the difference between the measured parameter and a predetermined target value. If the difference is above a predetermined limit, the processor then sends a voltage to the mass flow controller to either increase or decrease the flow of fresh dry air in the oxidation zone so that the target value is approximated. In some implementations, the parameter is the maximum wavelength of the reflected light, λmax.

A medição de cor pode ser muito subjetiva e complicada, devido a variedade de configurações, padrões, e métodos de medição e os graus de liberdade que compreendem o "espaço de cor". O Comitê Internacional de Iluminação (CIE) desenvolveu padrões onde números definidos são usados para representar uma cor. De acordo com os padrões da CIE, a cor é tipicamente definida por 3 parâmetros. Vantajosamente, ao se usar um único parâmetro, por exemplo, λmin ou λmax, como uma designação para cor, o espaço de cor tridimensional é representada por um único número. Este único numero pode, então, ser facilmente usado como o parâmetro de controle de cor para ajustar um único parâmetro de ajuste de cor (por exemplo, fluxo de ar) em um circuito de realimentação em tempo real.Color measurement can be very subjective and complicated due to the variety of measurement settings, patterns, and methods and the degrees of freedom that comprise "color space". The International Lighting Committee (CIE) has developed standards where definite numbers are used to represent a color. According to CIE standards, color is typically defined by 3 parameters. Advantageously, when using a single parameter, for example, λmin or λmax, as a designation for color, the three-dimensional color space is represented by a single number. This single number can then easily be used as the color control parameter to adjust a single color adjustment parameter (eg air flow) in a real time feedback loop.

Com respeito à presente invenção, a primeira etapa para se obter controle de cor automatizado é medir e definir a cor. Os espectros de reflexão de um oxido metálico ou película de oxido rígido numa lâmina de aço seguem a relação para interferência de filme fino dada pela seguinte equação que pode ser derivada da equação (1) acima.With respect to the present invention, the first step in obtaining automated color control is to measure and define color. The reflection spectra of a metal oxide or rigid oxide film on a steel sheet follow the thin film interference ratio given by the following equation which may be derived from equation (1) above.

2nfd = (m-1/2) ʎmin (2)2nfd = (m-1/2) ʎmin (2)

onde nf = o índice de refração de uma película de óxido metálicowhere nf = the refractive index of a metal oxide film

d = a espessura da película de óxido metálicod = the thickness of the metal oxide film

m = um número inteiro, representando a ordem da interferênciam = an integer representing the order of interference

ʎmin = o comprimento de onda mínimo da reflectância, eʎmin = the minimum wavelength of reflectance, and

θ = 0 para incidência normal de luz na película de óxido.θ = 0 for normal incidence of light in the oxide film.

Na equação (2), nf > nS, onde ns é o índice de refração do substrato (lâmina de aço). Quando nf < ns, a relação para interferência de película delgada é modificada conforme mostrado abaixo:In equation (2), nf> nS, where ns is the refractive index of the substrate (steel blade). When nf <ns, the ratio for thin film interference is modified as shown below:

2nfd =m ʎmin (3).2nfd = min (3).

Cada um dos espectros tem um valor mínimo, ʎmin, que é proporcional â espessura da película, d, e índice de refração, nf.Each of the spectra has a minimum value, ʎmin, which is proportional to the film thickness, d, and refractive index, nf.

A Figura 5 é um gráfico do espectro de refração (luz refletida em contraste com o comprimento de onda) de uma lâmina de aço revestida de dióxido de titânio pré e pós- endurecida, medido com um espectrômetro de fibra óptica. Cada curva corresponde a mesma espessura da película, mas a diferentes índices de refração. A película pré-endurecida é representada por uma curva espectral 1 com um λmin 2 de cerca de 720 nm. Sendo submetido ao processo de endurecimento, o óxido na película é reduzido, o que também diminui o nf e muda o espectro do Xmin associado a comprimentos de onda mais curtos. As curvas espectrais restantes representam películas de dióxido de titânio pós-endurecidas que passaram por diferentes quantidades de fluxo de ar na zona de oxidação. Por exemplo, a curva de reflectância do pós-endurecimento 3 exibe um λ min 4 de cerca de 480 nm. Este material foi produzido sem fluxo de ar na zona de oxidação. As curvas adjacentes, com Xmin crescente, representam películas de dióxido de titânio pós-endurecidas com fluxo de ar crescente na zona de oxidação. Uma vez que a quantidade de re-oxidação aumenta bom o fluxo de ar, o índice de refração aumenta também. -Isto muda os espectros e o λ min associados a comprimentos de onda mais longos. As taxas de fluxo de ar usadas para películas de dióxido de titânio pós-endurecidas na Figura 5 estavam na faixa de (mas não se limitam a) 0- 200 mL/min para o conjunto de condições associadas. Cada espectro e Xmin associado de correlaciona a uma cor distinta como visto na escala de cor no topo do gráfico (a escala de cor está reproduzida em preto e branco. - A escala original começarici com rosa na extremidade esquerda, escurecendo para violeta, violeta azulado, e azul escuro no centro, e, então, desbotando até azul claro na extremidade direita). Seguindo o marcador 5 a partir do comprimento de onda mínimo 2 da curva espectral do material endurecido 1 até a escala de cor no topo do gráfico indica que um λmin de 720 nm teria uma aparência visual azul clara 6. Seguindo o marcador 7 a partir do comprimento de onda mínimo 4 da curva espectral do material pós-endurecido 3 até a escala de cor no topo do gráfico indica que um λ min de 480 nm teria uma aparência visual violeta 8. Portanto, usando-se o λ min como uma designação para cor da película permite a representação de espaço de cor tridimensional através de um único parâmetro.Figure 5 is a graph of the refractive spectrum (reflected light in contrast to wavelength) of a pre- and post-hardened titanium dioxide coated steel sheet, measured with a fiber optic spectrometer. Each curve corresponds to the same film thickness but to different refractive indices. The pre-hardened film is represented by a spectral curve 1 with a λmin 2 of about 720 nm. Being subjected to the hardening process, the oxide in the film is reduced, which also decreases the nf and changes the Xmin spectrum associated with shorter wavelengths. The remaining spectral curves represent post-hardened titanium dioxide films that have gone through different amounts of airflow in the oxidation zone. For example, the post hardening reflectance curve 3 exhibits a λ min 4 of about 480 nm. This material was produced without air flow in the oxidation zone. Adjacent curves, with increasing Xmin, represent post-hardened titanium dioxide films with increasing airflow in the oxidation zone. Since the amount of re-oxidation increases the air flow well, the refractive index increases as well. This changes the spectra and the λ min associated with longer wavelengths. The air flow rates used for post-hardened titanium dioxide films in Figure 5 were in the range (but not limited to) 0-200 mL / min for the associated set of conditions. Each spectrum and associated Xmin correlates to a distinct color as seen on the color scale at the top of the chart (the color scale is reproduced in black and white. - The original scale will start with pink at the left end, darkening to violet, bluish violet , and dark blue in the center, then fading to light blue at the far right). Following marker 5 from the minimum wavelength 2 of the hardened material spectral curve 1 to the color scale at the top of the graph indicates that a 720 nm λmin would have a light blue visual appearance. 6. Following marker 7 from the minimum wavelength 4 from the spectral curve of post-hardened material 3 to the color scale at the top of the graph indicates that a λ min of 480 nm would have a violet visual appearance 8. Therefore, using λ min as a designation for Film color allows the representation of three-dimensional color space through a single parameter.

A segunda etapa para se conseguir controle de cor é desenvolver um circuito de realimentação que permite que uma cor final seja mantida independente de mudanças na espessura e no índice de refração da película de oxido metálico rígido, ou mudanças nos parâmetros associados ao processo de coloração oxido-térmico (por exemplo, temperatura, concentração de gás, etc.). A Figura 6 representa um circuito de alimentação automatizado de controle de cor consistindo em um sistema de espectrômetro 9, um processador 13, um controlador de fluxo de massa 14, e uma fornalha de endurecimento equipada com uma zona de oxidação- 15. Um programa de software, dentro do processador, comunica-se com e controla o espectrômetro, analisa os espectros de reflexão, e comunica-se com e controla o controlador de fluxo de massa. O sistema do espectrômetro 9 consiste em uma fonte de luz 10, por exemplo, uma fonte de luz de tungstênio, um espectrômetro 11, e um ponto de prova de reflexão/retrodispersão de fibra óptica 12. A luz da fonte de luz 10 é unida a um feixe de seis fibras de iluminação 17. Estas seis fibras de iluminação cercam uma fibra de leitura localizada no centro 18, que é unida ao espectrômetro 11. A luz emitida a partir das fibras de iluminação 17 são direcionadas â amostra 16.The second step in achieving color control is to develop a feedback circuit that allows a final color to be maintained regardless of changes in thickness and refractive index of the rigid metal oxide film, or changes in parameters associated with the oxide staining process. - thermal (eg temperature, gas concentration, etc.). Figure 6 represents an automated color control power circuit consisting of a spectrometer system 9, a processor 13, a mass flow controller 14, and a hardening furnace equipped with an oxidation zone-15. The software inside the processor communicates with and controls the spectrometer, analyzes the reflection spectra, and communicates with and controls the mass flow controller. The spectrometer system 9 consists of a light source 10, for example a tungsten light source, a spectrometer 11, and a fiber optic reflection / retrodispersion probe 12. Light from light source 10 is joined to a beam of six lighting fibers 17. These six lighting fibers surround a centrally located reading fiber 18 which is attached to the spectrometer 11. Light emitted from the lighting fibers 17 is directed to the sample 16.

A luz refletida da amostra é, então, coletada pela fibra de leitura central 18, e unida ao espectrômetro 11. Dentro do espectrômetro 11, a luz é colimada e dispersada a partir de um retículo de difração em um conjunto de detetores, cujos pixels são espacialmente calibrados de modo a correlacionar a posição linear ao longo do conjunto a um comprimento de onda em particular. Um processador 13 mostra a intensidade da luz refletida em cada comprimento de onda. Os diâmetros do núcleo da fibra estão, tipicamente, (mas não se limitando a) na faixa de 100-400 mícrons. Um diâmetro do núcleo dè fibra menor permite um diâmetro menor de área de amostragem em detrimento da eficiência de união óptica mais baixa na fibra, resultando em menos luz disponível para a medição. O processador determina o comprimento de onda com o mínimo de luz refletida, e então envia um controle de voltagem calculado VN+1 19 para um controlador de fluxo de massa 14' que controla a quantidade de fluxo de ar na zona de oxidáção 15, completando deste modo o circuito de realimencação. O controle de voltagem calculado está relacionado â diferença entre o comprimento de onda final de reflectância mínima, λ T, e o comprimento de onda medido de reflectância mínima, λmin. O cálculo de controle de tensão pode utilizar retroinformação tradicional proporcional, integral e derivada (PID) com base na diferença de cor e/ou incorporar uma variedade de técnicas de alimentação contínua e modelagem adaptativa para reduzir a variação de cor também atribuída à interferência. Um exemplo de um algoritmo usado para determinar o controle de voltagem do controlador de fluxo de massa (MFC) necessário para se alcançar (λT - λmin) < limite, seria o seguinteThe reflected light from the sample is then collected by the central reading fiber 18, and attached to the spectrometer 11. Within the spectrometer 11, the light is collimated and scattered from a diffraction reticle in a set of detectors whose pixels are spatially calibrated to correlate the linear position along the set to a particular wavelength. A processor 13 shows the intensity of light reflected at each wavelength. Fiber core diameters are typically (but not limited to) in the range 100-400 microns. A smaller fiber core diameter allows for a smaller sample area diameter at the expense of lower fiber optic bonding efficiency, resulting in less light available for measurement. The processor determines the wavelength with the minimum reflected light, and then sends a calculated VN + 1 19 voltage control to a mass flow controller 14 'which controls the amount of air flow in the oxidation zone 15, completing thus the feedback circuit. The calculated voltage control is related to the difference between the minimum reflectance final wavelength, λ T, and the minimum reflectance measured wavelength, λmin. Voltage control calculation can use traditional proportional integral and derivative (PID) feedback based on color difference and / or incorporate a variety of continuous feed and adaptive modeling techniques to reduce the color variation also attributed to interference. An example of an algorithm used to determine the mass flow controller (MFC) voltage control required to reach (λT - λmin) <limit would be as follows:

<formula>formula see original document page 29</formula><formula> formula see original document page 29 </formula>

em queon what

Vn+1: o novo controle de voltagem do MFC em unidades de voltsVn + 1: The New MFC Voltage Control in Voltage Units

Vn: o antigo controle de voltagem do MFC em unidades de voltsVn: The Old MFC Voltage Control in Voltage Units

∆V: as mudanças necessária no controle de voltagem para que (λT - λmin) < limite, em volts λT: o comprimento de onda mínimo final em unidades de nm∆V: the changes required in voltage control so that (λT - λmin) <limit, in volts λT: the minimum final wavelength in units of nm

λmin= o comprimento de onda mínimo medido em unidades de nmλmin = the minimum wavelength measured in units of nm

G: o ajuste de ganho do circuito de realimentação, sem unidadeG: the feedback loop gain setting, without unit

Mcor: o coeficiente angular de cor em unidades de (nm-min)/mLMcor: The angular color coefficient in units of (nm-min) / mL

MMFC: o coeficiente angular do controlador de fluxo de massa em unidades de mL/(min-volt) Na equação 4 acima, a nova voltagem de ajuste do MFC, Vn+1, necessária para fazer o (λT - λmin) ser menor que algum limite predeterminado, T, é igual ao ajuste de voltagem existente, Vn, mais algum ajuste de voltagem, AV. 0 coeficiente angular de cor, Mcor, determinado experimentalmente, é o coeficiente angular do Xmin em contraste com a curva da taxa de fluxo de ar para um material de lâmina de aço específico revestido de oxido metálico e parâmetros da fornalha de endurecimento. 0 coeficiente angular do MFC, Mmfc, é a equação descrevendo a relação entre a voltagem aplicada ao MFC e a taxa de fluxo associada a mesma. Por exemplo, se a faixa de fluxo do MFC é de 0-2 00 mL/min para um controle de voltagem correspondente de 0-5 volts, o coeficiente angular será de 40 mL/(min- volt) . O limite T, pode ser ajustado bem baixo para controle de cor compacto, ou mesmo ser ajustado para zero. Um fluxograma representando o processo de retroalimentação do controle de cor é mostrado na Figura 7.MMFC: the angular coefficient of the mass flow controller in units of mL / (min-volt) In equation 4 above, the new MFC adjustment voltage, Vn + 1, required to make (λT - λmin) less than some predetermined limit, T, is equal to the existing voltage setting, Vn, plus some voltage setting, AV. The experimentally determined angular color coefficient, Mcor, is the angular coefficient of Xmin in contrast to the air flow rate curve for a specific steel oxide coated steel sheet material and hardening furnace parameters. The angular coefficient of the MFC, Mmfc, is the equation describing the relationship between the voltage applied to the MFC and the associated flow rate. For example, if the MFC flow range is 0-200 mL / min for a corresponding 0-5 volts control voltage, the angular coefficient would be 40 mL / (min-volt). The T limit can be set too low for compact color control, or even set to zero. A flowchart depicting the color control feedback process is shown in Figure 7.

Um gráfico exibindo o desempenho do circuito de realimentação é mostrado na Figura 8. Os pontos de dados triangulares 100 no topo do gráfico representam comprimento de onda mínimo (AR Xmin) conforme recebido (pré-endurecido) , medido a partir do espectro de reflexão da película de dióxido de titânio na lâmina de aço. 0 valor médio é de 760,4 nm, com um desvio padrão de 2,8 nm. Para simular um grande diferencial entre o Xmin de uma película de oxido metálico rígido na lâmina de aço pré-endurecida e o comprimento de onda mínimo final λτ, e para demonstrar a faixa de controle de cor, o ponto de ajuste, ou cor final, λτ, foi modificado de maneira incrementai conforme visto na escala de linhas tracejadas 101, 102,..., 108. Os losangos, 109, 110..., 116, cercando as linhas tracejadas, representam uma medida mínima de comprimento de onda pós-endurecimento, AH Xmin, em um controle de retroinf ormação. 0 Xmin medido segue um ponto de ajuste λτ com um desvio padrão de cerca de 3,3 nm. A média das varreduras espectrais podem ser usadas para otimizar a razão entre o sinal e a interferência, e reduzir erro de medição em detrimento de um intervalo de tempo mais longo entre as atualizações.A graph showing the performance of the feedback circuit is shown in Figure 8. The triangular data points 100 at the top of the graph represent minimum wavelength (AR Xmin) as received (pre-hardened), measured from the reflection spectrum of the titanium dioxide film on the steel blade. The average value is 760.4 nm, with a standard deviation of 2.8 nm. To simulate a large differential between the Xmin of a rigid metal oxide film on the pre-hardened steel sheet and the final minimum wavelength λτ, and to demonstrate the color control range, setpoint, or final color, λτ has been incrementally modified as seen on the dashed line scale 101, 102, ..., 108. The lozenges, 109, 110 ..., 116, surrounding the dashed lines, represent a minimum measure of wavelength after hardening, AH Xmin, on a feedback control. The measured Xmin follows a setpoint λτ with a standard deviation of about 3.3 nm. Average spectral sweeps can be used to optimize the signal to interference ratio and reduce measurement error over a longer time interval between updates.

Para otimizar a capacidade de resposta do circuito de realimentação, o tempo de resposta do controlador de fluxo de massa deve ser o mais rápido possível, e o volume de espaço compreendendo a zona de oxidação e a tubulação associada a mesma que carrega o ar seco puro para a zona de oxidação: deve ser minimizado. Além disso, uma vez que a lâmina 'de aço movimenta-se através da fornalha de endurecimento e zona de oxidação a velocidades relativamente altas, (por exemplo, 60,9 cm/s (24 pol./segundo)) , é importante posicionar a ponta de prova da fibra óptica do espectrômetro (ou outro instrumento de medição) o mais perto possível da porta de saída de oxidação.To optimize the responsiveness of the feedback loop, the response time of the mass flow controller should be as fast as possible, and the volume of space comprising the oxidation zone and associated piping carrying pure dry air. For oxidation zone: to be minimized. In addition, as the steel blade travels through the hardening furnace and oxidation zone at relatively high speeds (eg 60.9 cm / s (24 in./second)), it is important to position the spectrometer (or other measuring instrument) fiber optic probe as close as possible to the oxidation output port.

Conforme a espessura da película aumenta, os espectros de reflectância podem exibir máximos e mínimos múltiplos correspondentes a sucessivas ordens de interferência, m. Se múltiplas reflectâncias mínimas existirem dentro do limite do comprimento de onda do espectrômetro, o programa de software do processador pode usar uma função de janelas para limitar a busca do Xmin para uma porção específica daquele limite de comprimento de onda de modo a isolar o espectral mínimo correspondente a uma ordem de interferência específica. Softwares mais complexos podem utilizar o número e localização de múltiplos máximos e mínimos de reflexão para monitorar e controlar a cor da tira.As the film thickness increases, the reflectance spectra may exhibit multiple highs and lows corresponding to successive orders of interference, m. If multiple minimum reflectances exist within the wavelength limit of the spectrometer, the processor software program may use a window function to limit Xmin's search for a specific portion of that wavelength limit to isolate the minimum spectral. corresponding to a specific interference order. More complex software can use the number and location of multiple highs and lows to reflect and control the color of the strip.

Diversas modalidades da invenção foram descritas. Todavia, deve-se compreender que várias modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e do escopo da invenção.Several embodiments of the invention have been described. However, it should be understood that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Por exemplo, em adição ao uso de uma característica do espectro de reflexão medido com um espectrômetro como o parâmetro de controle de retroinformação, outros tipos de sistemas de medição com suas próprias características podem ser usados para especificar um parâmetro de controle para o circuito de realimentação. Por exemplo, um sensor diferenciador de três fontes de luz coloridas "RGB", pode representar a cor usando as razões da luz vermelha, verde e azul refletidas a partir do material de amostra em comparação às razões destas cores a partir de um material de uma cor final esipecífica. A saída do sensor é uma porcentagem representando quão perto a cor do material de amostra está da cor do material final. A saída do sensor pode ser usada como o parâmetro de controle do circuito de realimentação.For example, in addition to using a reflection spectrum characteristic measured with a spectrometer as the feedback control parameter, other types of measurement systems with their own characteristics may be used to specify a control parameter for the feedback loop. . For example, a differentiator sensor of three "RGB" color light sources may represent color using the red, green and blue light ratios reflected from the sample material compared to the ratios of these colors from a single color material. specific end color. Sensor output is a percentage representing how close the color of the sample material is to the color of the final material. The sensor output can be used as the control parameter of the feedback circuit.

Além disso, conforme observado acima, o máximo de reflectânc ia, Xmax/ pode ser usado como uma designaçao para cor mais do que Xmin, e segue uma relação similar para interferência de película delgada.In addition, as noted above, the maximum reflectance Xmax / can be used as a color designation more than Xmin, and follows a similar ratio for thin film interference.

Conseqüentemente, outras modalidades estão no escopo dás reivindicações apresentadas a seguir. As dimensões e valores apresentados na presente invenção :não devem ser compreendidos como estando estritamente limitados aos exatos valores numéricos mencionados. Em vez disso, exceto onde especificado em contrário, cada uma dessas dimensões se destina a significar tanto o valor mencionado como uma faixa de valores funcionalmente equivalentes em torno daquele valor. Por exemplo, uma dimensão apresentada como "40 mm" destina-se a significar "cerca de 40 mm".Accordingly, other embodiments are within the scope of the claims set forth below. The dimensions and values set forth in the present invention should not be construed as being strictly limited to the exact numerical values mentioned. Instead, unless otherwise specified, each of these dimensions is intended to mean both the mentioned value and a functionally equivalent range of values around that value. For example, a dimension displayed as "40 mm" is intended to mean "about 40 mm".

Todos os documentos citados na Descrição Detalhada da Invenção são, em sua parte relevante, aqui incorporadas por referência, e a citação de qualquer documento não deve ser interpretada como admissão de que este represente técnica anterior com respeito à presente invenção. No caso de qualquer significado ou definição de um termo neste documento entrar em conflito com qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado por referência, o significado ou definição atribuído àquele termo neste documento deve reger.All documents cited in the Detailed Description of the Invention are, in their relevant part, incorporated herein by reference, and the citation of any document should not be construed as an admission that it represents prior art with respect to the present invention. In the event that any meaning or definition of a term in this document conflicts with any meaning or definition of the same term in a document incorporated by reference, the meaning or definition assigned to that term in this document shall govern.

Embora modalidades particulares da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, deve ficar evidente aos versados na técnica que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem que se desvie do caráter e âmbito da invenção. Portanto, pretende-se cobrir nas reivindicações anexas todas essas alterações e modificações que se enquadram no escopo da presente invenção.While particular embodiments of the present invention have been illustrated and described, it should be apparent to those skilled in the art that various other changes and modifications may be made without departing from the character and scope of the invention. Therefore, it is intended to cover in the appended claims all such changes and modifications that fall within the scope of the present invention.

Claims (11)

1. Processo para fabricação de uma lâmina de barbear ou depilar caracterizado pelo fato de compreender: um circuito de realimentação automatizado, a medição de um parâmetro de cor de uma tira de aço da lâmina que sai de um processo de coloração, a comparação da cor medida com uma cor final e a quantificação da diferença entre as mesmas e, se a diferença exceder um limite predeterminado, o ajuste de um parâmetro de ajuste de cor para que a cor medida e a cor final sejam equivalentes ou fiquem dentro de uma variância predeterminada.Process for the manufacture of a razor or razor blade comprising: an automated feedback circuit, the measurement of a color parameter of a steel strip of the blade exiting a coloring process, color comparison measured with a final color and quantifying the difference between them and, if the difference exceeds a predetermined limit, adjusting a color adjustment parameter so that the measured color and the final color are equivalent or within a predetermined variance . 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de coloração inclui a passagem da tira de aço através de uma zona de oxidação, e o parâmetro de ajuste de cor compreende uma taxa de fluxo de ar na zona de oxidação.Process according to Claim 1, characterized in that the coloring process includes the passage of the steel strip through an oxidation zone, and the color adjustment parameter comprises an air flow rate in the zone. Oxidation 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de medição compreende a medição do espectro de reflexão da lâmina de aço.Process according to Claim 1, characterized in that the measuring step comprises measuring the reflection spectrum of the steel blade. 4. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o parâmetro de cor é o valor máximo ou mínimo do espectro de reflexão.Process according to Claim 3, characterized in that the color parameter is the maximum or minimum value of the reflection spectrum. 5. Processo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de medição é feita usando-se um espectrômetro.Process according to Claim 3, characterized in that the measurement step is performed using a spectrometer. 6. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a etapa de ajuste compreende o uso de um controlador de fluxo de massa para ajustar o fluxo de ar.Process according to claim 2, characterized in that the adjustment step comprises the use of a mass flow controller to adjust the air flow. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o processo de coloração compreende um processo de oxidação térmica ou um processo de redução/re-oxidação.Process according to Claim 1, characterized in that the coloring process comprises a thermal oxidation process or a reduction / re-oxidation process. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o processo de oxidação térmica ou o processo de redução/re-oxidação são partes do processo de endurecimento do aço.Process according to Claim 7, characterized in that the thermal oxidation process or the reduction / re-oxidation process is part of the steel hardening process. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a quantificação da diferença é realizâda por um processador.Process according to claim 1, characterized in that the quantification of the difference is performed by a processor. 10. Sistema para controle automatizado de cor de lâmina de barbear ou depilar caracterizado pelo fato de compreender: um espectrômetro configurado para medir o espectro de reflexão da lâmina de aço conforme ela sai do processo de colorização, um controlador configurado para ajustar um parâmetro do processo de colorização, um processador configurado para determinar um parâmetro associado ao espectro de reflexão medido, calcular a diferença entre o parâmetro medido e um valor final predeterminado e, se a diferença estiver acima de um limite predeterminado, enviar uma tensão ao controlador de fluxo de massa, e uma fornalha de endurecimento equipada com uma zona de oxidação.10. Shaving or shaving blade automated color control system comprising: a spectrometer configured to measure the reflection spectrum of the steel blade as it exits the colorization process, a controller configured to adjust a process parameter A processor configured to determine a parameter associated with the measured reflection spectrum, calculate the difference between the measured parameter and a predetermined end value and, if the difference is above a predetermined limit, send a voltage to the mass flow controller. , and a hardening furnace equipped with an oxidation zone. 11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o parâmetro é o comprimento de onda da luz mínima refletida (Xmín) ou da luz máxima refletida Xmáx) do espectro de reflexão ou mínimos ou máximos de ordem mais alta.System according to Claim 10, characterized in that the parameter is the wavelength of the minimum reflected light (Xmin) or the maximum reflected light Xmax) of the reflection spectrum or higher order minimums or maximums.
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