ES2336129T3 - Cuchillas de afeitar coloreadas. - Google Patents
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Abstract
Una cuchilla (10) de afeitar para usar en un sistema de afeitado en húmedo que comprende: una cuchilla formada de un material en forma de lámina de acero inoxidable que ha sido endurecido en un proceso de endurecimiento, en donde dicha cuchilla tiene un filo afilado (14), caracterizada por que dicha cuchilla de afeitar además comprende un recubrimiento coloreado de óxido metálico y/o oxinitruro metálico depositado sobre al menos una parte de la cuchilla, siendo coloreado el recubrimiento durante dicho proceso de endurecimiento y siendo el material en forma de lámina endurecido recubierto posteriormente para formar una cuchilla de afeitar.
Description
Cuchillas de afeitar coloreadas.
Esta invención se refiere a cuchillas de afeitar
y a procesos para fabricar cuchillas de afeitar, y más especialmente
a cuchillas de afeitar coloreadas.
Las cuchillas de afeitar se forman de forma
típica de un material en forma de lámina metálico adecuado tal como
acero inoxidable que es hendido a una anchura deseada y tratado con
calor para endurecer el metal. La operación de endurecimiento
utiliza un horno de alta temperatura, donde el metal puede ser
expuesto a temperaturas superiores a 1100ºC durante hasta 10
segundos para ser después templado.
Después del endurecimiento se forma un filo en
la cuchilla. El filo tiene de forma típica una configuración en
forma de cuña con una punta final que tiene un radio inferior a
aproximadamente 1000 Angstrom, p. ej., de aproximadamente
200-300 Angstrom.
Pueden aplicarse diferentes recubrimientos al
filo. Por ejemplo, a menudo se aplican recubrimientos duros tales
como diamante, diamante amorfo, material de carbono tipo diamante
(DLC), nitruros, carburos, óxidos o cerámicas al filo o a la punta
final para mejorar la resistencia, la resistencia a la corrosión y
la capacidad de afeitado. Las capas intermedias de materiales que
contienen niobio o cromo pueden ayudar a mejorar la unión entre el
sustrato, de forma típica acero inoxidable, y los recubrimientos
duros. Puede utilizarse una capa exterior de politetrafluoroetileno
(PTFE) para reducir la fricción.
Es importante aplicar estos recubrimientos y
realizar cualquier otra etapa de procesamiento postendurecimiento
en condiciones de temperatura suficientemente baja para que el acero
endurecido afilado no se temple. Si el acero se templa, perderá su
dureza y no podrá actuar adecuadamente durante el uso.
En US-4.470.895 se describe un
proceso para recubrir un filo de cuchilla de afeitar con un
recubrimiento de polímero fluorocarbonado sólido adherente. El
recubrimiento primero se aplica al filo de la cuchilla de afeitar y
después se sinteriza para adherir el recubrimiento al filo.
En la patente GB-1.149.781 se
describe un utensilio con borde cortante que tiene un recubrimiento
de material refractario que termina adyacente a un filo del
utensilio. El recubrimiento se deposita en el utensilio mediante
metalizado iónico de manera que el recubrimiento no cubra al
filo.
En US-3.652.342 se describen
cuchillas de afeitar de acero que tienen un recubrimiento de
polímero fluorocarbonado sobre las mismas. Una fina capa cúbica de
óxido de hierro está presente sobre el filo de la cuchilla de
afeitar bajo el recubrimiento de polímero fluorocarbonado.
En US-1.416.887 se describe un
método para formar recubrimientos sobre los bordes de cuchillas de
afeitar. El borde de la cuchilla de afeitar que debe ser recubierto
entra en contacto con un vapor de un compuesto del metal de
recubrimiento.
Ejemplos de estructuras de filo de cuchilla de
afeitar y procesos de fabricación también se describen en las
patentes US-5.295.305; US-5.232.568;
US-4.933.058; US-5.032.243;
US-5.497.550; US-5.940.975;
US-5.669.144; EP-0591334; y PCT
92/03330.
La presente invención proporciona cuchillas de
afeitar que incluyen un recubrimiento coloreado, es decir, un
recubrimiento que tiene un color diferente al color del material de
cuchilla subyacente. El término "coloreado" en la presente
memoria incluye todos los colores, incluidos el negro y el blanco.
El recubrimiento coloreado proporciona un efecto estético deseable
sin afectar negativamente al rendimiento o a las propiedades físicas
de la cuchilla. El color de las cuchillas de afeitar puede ser
coordinado con el color de la carcasa de un cartucho de máquina de
afeitar o del asa o de otros componentes de un sistema de afeitado.
En algunas aplicaciones preferidas, el recubrimiento cubre
prácticamente toda la superficie de la cuchilla mejorando el efecto
estético y simplificando la fabricación. Los recubrimientos son
duraderos, presentan una excelente adhesión al material de cuchilla
y pueden ser producidos de forma coherente y relativamente
barata.
En un aspecto, la invención se refiere a una
cuchilla de afeitar para usar en un sistema de afeitado en húmedo,
incluyendo una cuchilla formada de un material en forma de lámina
metálico y con un filo afilado, y un recubrimiento coloreado
dispuesto sobre al menos una parte de la cuchilla.
\newpage
Algunas realizaciones pueden incluir una o más
de las siguientes características. El recubrimiento coloreado cubre
prácticamente toda la cuchilla. El recubrimiento incluye un óxido
metálico y/u oxinitruro metálico, p. ej., óxido de titanio, y/u
otros óxidos de metal de transición incluyendo circonio, aluminio,
silicio, tungsteno, tántalo, niobio, hierro, y mezclas de los
mismos. El material en forma de lámina metálico comprende acero
inoxidable, p. ej., acero inoxidable martensítico. El recubrimiento
tiene un color seleccionado del grupo que consiste en oro, violeta,
verde y azul. El recubrimiento tiene un espesor de aproximadamente
300 a 10.000 Angstrom, p. ej., de aproximadamente 600 a 2400
Angstrom.
El método puede incluir otras etapas. Por
ejemplo, el método puede también incluir calentar el material de
cuchilla antes o durante la etapa de aplicación y/o someter a
bombardeo iónico al material de cuchilla antes o durante la etapa
de aplicación.
La invención también se refiere a métodos para
producir recubrimientos coloreados que no afecten negativamente a
las propiedades finales de la cuchilla. Por ejemplo, en un aspecto
la invención se refiere a un método que incluye aplicar un
recubrimiento de óxido a un material de cuchilla, someter el
material de cuchilla recubierto a un proceso de endurecimiento y
conformar el material de cuchilla recubierto endurecido en una
cuchilla de afeitar, en donde el recubrimiento de óxido proporciona
a la cuchilla de afeitar un recubrimiento coloreado.
En algunos métodos preferidos, el recubrimiento
se aplica a una hoja de metal relativamente grande, a partir de la
cual pueden fabricarse muchas cuchillas. Por ejemplo, la etapa de
aplicación puede ser realizada sobre una hoja de material de
cuchilla que tiene una anchura básicamente mayor que la anchura de
la cuchilla de afeitar. En este caso, el método puede también
incluir, entre las etapas de aplicación y realización del proceso
de endurecimiento, el ranurado del material de cuchilla para formar
una pluralidad de bandas. Algunos métodos implican un proceso de
recubrimiento y tratamiento térmico prácticamente continuo. El
método también puede incluir controlar el proceso de endurecimiento
de manera que la composición del recubrimiento de óxido resulte
modificada por el proceso de endurecimiento.
Algunos métodos pueden incluir una o más de las
siguientes características. La etapa de control incluye controlar
las condiciones ambientales en las cuales se realiza el proceso de
endurecimiento. Por ejemplo, la etapa de control puede incluir
proporcionar una cámara dentro de la cual se realiza el proceso de
endurecimiento e introducir uno o más gases en la cámara durante el
proceso de endurecimiento. Los gases se seleccionan del grupo que
consiste en nitrógeno, hidrógeno, oxígeno, monóxido de carbono,
dióxido de carbono, óxido de nitrógeno, dióxido de nitrógeno, vapor
de agua, y mezclas de los mismos.
El proceso de endurecimiento incluye pasar el
material de cuchilla a través de una primera zona de temperatura
que reduce el recubrimiento de óxido y una segunda zona de
temperatura que oxida el recubrimiento. El proceso de
endurecimiento se realiza en un horno de túnel, y la primera zona de
temperatura es una primera zona del horno de túnel y la segunda
zona de temperatura es una segunda zona, más corta, del horno de
túnel en la que la temperatura puede ser controlada
independientemente de la temperatura de la primera zona del horno de
túnel. La presión parcial de oxígeno en la segunda zona del horno
de túnel puede ser controlada independientemente de las condiciones
ambientales de la primera zona del horno de túnel. El control de la
presión parcial de oxígeno en la segunda zona del horno de túnel
permite ajustar y controlar adicionalmente el color deseado de la
película de óxido. El proceso de endurecimiento puede producir una
transformación martensítica del material de cuchilla.
En algunos métodos, la etapa de conformación
incluye afilar el material de cuchilla para formar un filo. La
etapa de conformación puede también incluir romper el material de
cuchilla hendido en partes que tienen prácticamente la misma
longitud que la hoja de afeitar.
El método también incluye aplicar un
recubrimiento al filo para mejorar el rendimiento de afeitado del
filo. El recubrimiento se selecciona del grupo que consiste en
materiales que contienen cromo, materiales que contienen niobio,
recubrimientos de diamante, recubrimientos de tipo diamante (DLC),
nitruros, carburos, óxidos y telómeros. El método también incluye
seleccionar la composición estequiométrica del recubrimiento de
óxido para obtener un color final deseado.
En otro aspecto, la invención se refiere a un
sistema de afeitado en húmedo que incluye una máquina de afeitar
que incluye una cuchilla formada de un material en forma de lámina
metálico y que tiene un filo afilado, teniendo la cuchilla un
recubrimiento coloreado dispuesto sobre al menos una parte de la
cuchilla. La cuchilla puede incluir cualquiera de las
características mencionadas anteriormente.
El término "coloreado", en la presente
memoria, se refiere a un recubrimiento que tiene un color que es
diferente del color del material de sustrato sin recubrir al que se
aplica el recubrimiento.
El término "recubrimiento coloreado", en la
presente memoria, se refiere a un recubrimiento de color que ha
sido tratado con calor para mejorar su coloración.
Los detalles de una o más realizaciones de la
invención se presentan en los dibujos adjuntos y en la descripción
siguiente. Otras características y ventajas de la invención
resultarán evidentes a partir de la descripción y sus dibujos y a
partir de las reivindicaciones.
La Fig. 1 es una vista superior y la Fig. 1A es
una vista lateral de una cuchilla de afeitar soportada.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una
máquina de afeitar, incluida la cuchilla de afeitar de la Fig.
1.
La Fig. 3 es un diagrama de flujo que muestra
etapas de un proceso de fabricación de cuchillas de afeitar según
una realización de la invención.
La Fig. 4 es un perfil de temperatura para un
horno de endurecimiento.
La Fig. 5 es una vista lateral esquemática de
una zona de oxidación.
La Fig. 5A es un corte transversal esquemático
de un burbujeador, tomado a lo largo de la línea A-A
de la Fig. 5.
La Fig. 5B es una vista lateral del burbujeador
mostrado en la Fig. 5A.
La Fig. 5C es una vista frontal de una compuerta
de salida utilizada con la zona de oxidación que se muestra en la
Fig. 5.
En las Figs. 1 y 1A, la cuchilla 10 de afeitar
incluye un sustrato de acero inoxidable que de forma típica tiene
un espesor de aproximadamente 0,008 cm (0,003 pulgadas) a 0,010 cm
(0,004 pulgadas). El acero inoxidable ha sido endurecido hasta su
fase martensítica. La cuchilla 10 tiene un filo 14 (a veces
mencionado como "borde final" de la cuchilla) que ha sido
afilado para formar una punta 16. Preferiblemente, la punta 16 tiene
un radio de menos de 1.000 Angstrom, preferiblemente de 200 a 400
Angstrom, medido mediante EEM. De forma típica, la punta 16 tiene
un perfil con facetas laterales en un ángulo incluido de entre 15 y
30 grados, p. ej., de aproximadamente 19 grados, medido a 40
micrómetros de la punta.
La cuchilla 10 incluye un recubrimiento
coloreado muy fino, p. ej., de 300 a 10.000 Angstrom. Este
recubrimiento no es visible en las Figs. 1 y 1A dada la escala de
estas figuras.
El recubrimiento coloreado está preferiblemente
formado por un óxido que se selecciona y aplica para proporcionar
un color deseado a la cuchilla acabada y para resistir el proceso de
endurecimiento a alta temperatura así como otras etapas del proceso
de la cuchilla sin que se produzca un cambio de color negativo u
otro daño o deterioro.
Los óxidos adecuados incluyen óxidos de titanio
y de otros metales de transición, tales como circonio, aluminio,
silicio, tungsteno, tántalo, niobio, hierro, y mezclas de estos
óxidos.
En la Fig. 2, la cuchilla 10 puede utilizarse en
la máquina 110 de afeitar, que incluye un asa 112 y un cartucho 114
de afeitado sustituible. El cartucho 114 incluye una carcasa 116 que
lleva tres cuchillas 10, una protección 120 y un tapón 122. Cada
cuchilla 10 está soldada a un soporte 11 y la cuchilla 10 y su
soporte 11 están acoplados de forma móvil, como se describe, p.
ej., en US-5.918.369. El cartucho 114 también
incluye un elemento 124 de interconexión sobre el cual la carcasa
116 está acoplada de forma giratoria a dos brazos 128.
Como se ha descrito anteriormente, el color de
la cuchilla puede ser coordinado con el color de la carcasa o del
asa, o de una parte de la carcasa o del asa, para crear un efecto
estético agradable y diferenciado. Por ejemplo, el color del
recubrimiento puede ser igual y/o contrastar o ser complementario
con el color(es) de la carcasa y/o del asa. El color del
recubrimiento también puede ser coordinado con el de las partes
elastoméricas del cartucho, p. ej., la protección.
La cuchilla 10 puede utilizarse en otros tipos
de máquinas de afeitar, por ejemplo en máquinas de afeitar que
tienen una, dos, tres o más cuchillas o cuchillas de doble cara. La
cuchilla 10 puede utilizarse en máquinas de afeitar que no tienen
cuchillas móviles o cabezas pivotantes. El cartucho puede ser
sustituible o estar unido de forma permanente a un asa de la
máquina de afeitar.
Un proceso adecuado para aplicar el
recubrimiento coloreado y fabricar la cuchilla de afeitar se muestra
esquemáticamente en la Fig. 3. Como se muestra en la Fig. 3,
preferiblemente la capa de óxido se aplica al material en forma de
lámina con el cual se forma la cuchilla antes de ranurar el material
en forma de lámina a una anchura deseada que de forma típica es
significativamente más ancha que la anchura final de la cuchilla. El
hecho de realizar la etapa de recubrimiento en este momento
simplifica la fabricación ya que es posible recubrir de una vez una
gran superficie específica. El recubrimiento de óxido se aplica a
una hoja de cuchilla de acero blando, p. ej., mediante deposición
física en fase vapor (PVD), deposición química en fase vapor
asistida por plasma (PECVD) u otras técnicas de deposición, en una
capa de espesor uniforme. La capa tiene de forma típica de
aproximadamente 400 a 10.000 Angstrom, por ejemplo de
aproximadamente 500 a 800 Angstrom. El sustrato puede calentarse
antes o durante la deposición, p. ej., a una temperatura de
aproximadamente 100ºC a 350ºC. Al calentar el sustrato de esta
manera se puede aumentar la adhesión y la resistencia al desgaste
del recubrimiento de óxido. El recubrimiento de óxido puede ser
depositado encima de una capa fina que favorece la adhesión de un
metal no oxidado, p. ej., cromo, titanio u otro metal no oxidado.
Esta capa que favorece la adhesión puede ser aplicada a la hoja de
cuchilla de acero blando, p. ej., mediante deposición física en fase
vapor (PVD) y puede tener un espesor de entre 50 y 250 Angstrom. Si
se desea, el recubrimiento puede ser aplicado previamente por un
proveedor, antes de realizar las demás etapas de procesamiento
mostradas en la Fig. 3. El recubrimiento de óxido puede depositarse
mediante diferentes técnicas, incluyendo evaporación (una técnica
PVD), pulverización catódica (PVD), fuentes de arco (PVD),
deposición química en fase vapor asistida por plasma (PECVD) y
otras técnicas tales como proceso sol-gel y
tratamiento térmico de películas. Los parámetros del proceso que
deben ser utilizados dependerán de la técnica y de los equipos
utilizados y se seleccionan de forma que produzcan una capa de
óxido con el espesor y otras propiedades deseados.
Después de aplicar el recubrimiento, el material
en forma de lámina se divide en bandas y las bandas se perforan
para facilitar la manipulación durante el procesamiento posterior.
Pueden realizarse otras etapas de endurecimiento previo, tales como
estriado, si se desea.
Una vez completada la secuencia deseada de
etapas de pre-endurecimiento, se somete el material
de cuchilla a un proceso de endurecimiento que produce una
transformación martensítica del acero inoxidable. Un perfil de
temperatura típico para el proceso de endurecimiento, que se realiza
en un horno de túnel, se muestra en la Fig. 4. Este perfil de
temperatura dentro del horno implica aumentar rápidamente la
temperatura del material hasta una temperatura elevada, p. ej., de
aproximadamente 1160ºC y mantener el material a esta temperatura
durante un cierto tiempo para que se produzca la austenización del
acero inoxidable. Cuando el material sale del horno, este es
rápidamente templado para producir la transformación martensítica
del acero inoxidable.
Los procesos descritos a continuación pueden
añadirse a los procesos de endurecimiento de la cuchilla de acero
ya existentes. De forma ventajosa, en muchos casos los procesos de
coloreado descritos en la presente memoria pueden ser integrados en
un proceso de endurecimiento existente realizando cambios mínimos en
el proceso existente. Un proceso de endurecimiento de cuchillas de
acero existente utiliza un horno de alta temperatura (superior a
1100ºC) que contiene un ambiente de gas de protección de raíz fluido
(una mezcla de hidrógeno y nitrógeno). Se empujan dos bandas
continuas de cuchilla de acero inoxidable paralelas a través de este
horno de alta temperatura a 36,6 m/min (120 pies/min) cada una.
Este tratamiento a alta temperatura se utiliza para austenitizar las
bandas de acero inoxidable. Cerca de la salida del horno de alta
temperatura hay un tubo con camisa enfriado con agua (también
mencionado como tubo de mufla enfriado con agua). Esta sección se
utiliza para iniciar el proceso de enfriamiento de las bandas de
cuchilla de acero inoxidable. Justo después de la zona enfriada con
agua, las bandas de cuchilla de acero inoxidable son empujadas a
través de un conjunto de bloques de templado enfriados con agua.
Los bloques de templado inician la transformación martensítica del
acero.
Durante el proceso de endurecimiento el
recubrimiento de óxido es "coloreado", es decir, la coloración
del recubrimiento de óxido es mejorada y/o modificada. La
coloración puede dar lugar a una mejora del color, por ejemplo a un
tono más claro o a un aspecto más brillante, y/o puede producir un
cambio del color del recubrimiento a un color diferente, p. ej., de
azul grisáceo a violeta, oro o azul, o de verde apagado a verde
amarillento brillante, verde oscuro o verde azulado. Esta
coloración se debe a un cambio del índice de refracción del
recubrimiento, lo que a su vez se debe a un cambio de la
composición, la composición estequiométrica y/o la estructura
cristalina del recubrimiento de óxido. El grado de cambio del índice
de refracción aparente de la película determinará el color de la
película coloreada.
La composición y la estructura cristalina del
recubrimiento después de la coloración, y por tanto el color final
del recubrimiento, dependerán de varias variables. Por ejemplo, la
composición, o estequiometría, del recubrimiento dependerá de los
gases que estén presentes en el horno durante el proceso de
endurecimiento. Cuando sólo se introduce nitrógeno en el horno,
generalmente el recubrimiento de óxido de titanio, inicialmente de
color gris azulado, cambia a azul brillante o a azul violáceo. Este
cambio de color se debe a la reducción del contenido de oxígeno en
el recubrimiento de óxido de titanio. Si se introduce aire y/o
humedad en el horno, la reducción del contenido de oxígeno en el
recubrimiento de óxido de titanio es mucho menor y el índice de
refracción resultante es mayor.
Otras variables que afectan a la coloración son
el espesor inicial y la composición del recubrimiento de óxido, el
perfil de temperatura del horno de endurecimiento y la velocidad a
la que se desplaza el material a través del horno. Si el espesor
y/o la composición del recubrimiento varían a lo largo del material,
puede ser necesario ajustar los parámetros del proceso de
endurecimiento para obtener un producto final coherente. Dado que en
los grandes hornos de túnel utilizados de forma típica para el
endurecimiento es difícil ajustar rápidamente la temperatura y las
condiciones ambientales, puede ser deseable proporcionar un horno
separado más corto que pueda ajustarse más rápidamente (mencionado
más adelante como "la zona de oxidación"). Por tanto, el horno
de túnel grande convencional puede utilizarse para la etapa de alta
temperatura en la operación de endurecimiento y para reducir
ligeramente el recubrimiento de óxido (que también puede aumentar la
uniformidad de su composición), y el horno más corto adicional
puede utilizarse para la oxidación/coloración proporcionando una
zona de oxidación en la que la composición de gas puede ser
ajustada de una forma relativamente rápida para compensar las
variaciones del material. La temperatura de la banda en esta zona
de oxidación, y por tanto la capacidad de respuesta a las
condiciones ambientales de la coloración, pueden ser ajustadas en
ambos sentidos ajustando el punto de referencia de las últimas
zonas del horno de alta temperatura. La composición y/o el caudal
del uno o más gases introducidos en la zona de oxidación pueden
después ser modificados de acuerdo con el aspecto que presente el
material al salir de la zona de oxidación y la zona de templado.
Pueden utilizarse otros procesos para obtener
recubrimientos coloreados utilizando los óxidos mencionados
anteriormente, especialmente óxido de titanio (o cualquier
estequiometría de titanio oxidado), como la película fina. En estos
procesos se ajustan las condiciones ambientales (composición y
temperatura) dentro del horno de alta temperatura y/o la zona de
oxidación para controlar el color del recubrimiento coloreado.
La zona de oxidación, si se utiliza, está
situada entre el horno de alta temperatura y el primer conjunto de
bloques de templado enfriados con agua, y sustituye al tubo de mufla
enfriado con agua utilizado en una línea de endurecimiento
convencional. El perfil de temperatura del horno puede ser
modificado de manera que las bandas de cuchilla de acero inoxidable
recubierto salgan del horno de endurecimiento y entren en la zona
de oxidación a una temperatura próxima o inferior a 1160ºC. También
puede utilizarse la adición de elementos de calentamiento a la zona
de oxidación para mejorar la estabilidad del proceso, por ejemplo
durante el arranque.
La zona de oxidación puede ser, por ejemplo, un
tubo Inconel unido a los tubos utilizados en el horno de alta
temperatura de la línea de endurecimiento. En la Figura 5, en una
realización se instala un sistema burbujeador 200 de gas a
aproximadamente 2,9 cm de la entrada del tubo 202 y se dimensiona
para que se extienda 5,1 cm por debajo del tubo. En este caso, el
burbujeador tiene en total de 16 aberturas de entrada de gas (no
representadas) y está diseñado de manera que el gas inyectado a
través del burbujeador (flechas, Fig. 5A) choque de forma uniforme
contra las bandas de acero inoxidable. El gas se introduce en el
burbujeador a través de un par de tubos 201, 203 de entrada. Puede
incluirse un tabique separador 204 de gases de manera que las dos
bandas de acero inoxidable de material de cuchilla de afeitar estén
separadas entre sí y la composición de los gases a cada lado del
tabique pueda ser controlada independientemente. El tabique 204
puede definir dos cámaras 210, 212, como se muestra en la Fig. 5A.
En este caso, el tabique separador de gases puede, por ejemplo,
comenzar a 0,3 cm de la entrada de la zona de oxidación y
extenderse 10,2 cm hacia abajo del tubo. Si se desea, el tabique
separador de gases puede extenderse a lo largo de toda la zona de
oxidación. El burbujeador de gas está diseñado de manera que se
puedan controlar dos flujos de gases para procesar dos bandas
simultáneamente en el mismo horno. Los flujos de gas se pueden
controlar utilizando medidores de flujo de gas. La salida de cada
cámara de la zona de oxidación puede estar equipada con un borde y
dos piezas de acero 218 que definen una hendidura 219 que actúa
como compuerta 220 de salida (Fig. 5C). La hendidura puede tener,
por ejemplo, de 0,1 a 0,2 cm de ancho. Esta compuerta de salida
impide cualquier contraflujo de aire ambiental a la zona de
oxidación y también mejora el mezclado de los gases dentro de la
zona de oxidación. Como se ha descrito anteriormente, justo después
de la zona de oxidación las bandas de cuchilla de acero inoxidable
se pasan a través de un conjunto de bloques 206 de templado
enfriados con agua. Los bloques de templado inician la
transformación martensítica del acero.
El gas oxidante, por ejemplo una mezcla de
oxígeno y nitrógeno introducidos como aire seco y nitrógeno, puede
utilizarse para controlar el proceso de coloración, en cuyo caso se
añade directamente al flujo de gases del horno de alta
temperatura.
Todos los procesos descritos anteriormente
permiten modificar (colorear) especialmente una película de óxido
de metal de transición decorativa durante el proceso de
endurecimiento de un acero inoxidable martensítico. Si, por el
contrario, la película de óxido de metal de transición decorativa se
coloreara antes del proceso de endurecimiento, generalmente se
degradaría durante el proceso de endurecimiento convencional. Si se
utilizara un proceso de coloración después de la transformación
martensítica, generalmente se destruirían las propiedades
martensíticas de la banda de acero inoxidable o sería necesario
realizar un estrecho control de la temperatura y una manipulación
especial del material. Los procesos descritos anteriormente
generalmente proporcionan óxidos protectores muy adherentes que
permiten un excelente control del color y no afectan negativamente a
las propiedades metalúrgicas de las bandas de cuchilla de acero
inoxidable endurecidas.
Después del proceso de endurecimiento, el
material de cuchilla de afeitar es afilado para crear el filo
mostrado en la Fig. 1, y la banda de material de cuchilla de
afeitar se parte en cuchillas de la longitud deseada. Las cuchillas
pueden después ser soldadas, p. ej., con soldadura láser, al soporte
11 (Fig. 2), si se va a utilizar este soporte.
Además del recubrimiento coloreado, la cuchilla
de afeitar puede incluir otras características, tales como
recubrimientos y capas para mejorar el rendimiento, que pueden ser
aplicados entre las etapas de afilado y soldadura.
Por ejemplo, la punta puede ser recubierta con
uno o más recubrimientos, como se ha descrito anteriormente en la
sección Antecedentes de la invención. Los materiales de
recubrimiento de la punta adecuados incluyen, aunque no de forma
limitativa, los siguientes:
Los materiales de capa intermedia adecuados
incluyen materiales que contienen cromo y niobio. Una capa
intermedia determinada está hecha de niobio con un espesor de
aproximadamente 100 a 500 Angstrom. En PCT 92/03330 se describe el
uso de una capa intermedia de niobio.
Los materiales de recubrimiento duros adecuados
incluyen materiales que contienen carbono (p. ej., diamante,
diamante amorfo o DLC), nitruros (p. ej., nitruro de boro, nitruro
de niobio o nitruro de titanio), carburos (p. ej., carburo de
silicio), óxidos (p. ej., alúmina, zirconia) y otro materiales
cerámicos. Los recubrimientos duros que contienen carbono pueden
ser mezclados con otros elementos, tales como tungsteno, titanio o
cromo, incluyendo estos aditivos, por ejemplo, en el objetivo
durante la aplicación con pulverización catódica. Los materiales de
recubrimiento duros también pueden incorporar hidrógeno, p. ej., DLC
hidrogenado. Capas de DLC y métodos de deposición se describen en
US-5.232.568.
Las capas de revestimiento adecuadas incluyen
materiales que contienen cromo, p. ej., cromo o aleaciones de cromo
que son compatibles con politetrafluoroetileno, p. ej., CrPt. Una
capa de revestimiento determinado es de cromo con un espesor de
aproximadamente 100-500 Angstrom.
Las capas exteriores adecuadas incluyen
politetrafluoroetileno, a veces mencionado como un telómero. Un
material de politetrafluoroetileno determinado es Krytox LW 1200,
comercializado por DuPont. Este material es un lubricante seco no
inflamable y estable que consiste en pequeñas partículas que
producen una dispersión estable. Se suministra como una dispersión
acuosa de 20% de sólidos en peso y que puede ser aplicada por
inmersión, pulverización o cepillado y después puede ser secada al
aire o recubierta con masa fundida. La capa tiene preferiblemente
de 100 a 5.000 Angstrom, p. ej., de 1.500 a 4.000 Angstrom, de
espesor. Si se consigue un recubrimiento continuo, un espesor de
recubrimiento reducido del telómero puede proporcionar mejores
resultados en el primer afeitado. En las patentes
US-5.263.256 y US-5.985.459,
incorporadas como referencia en la presente memoria, se describen
técnicas que pueden utilizarse para reducir el espesor de una capa
de telómero aplicada.
Por ejemplo, la punta de la cuchilla de afeitar
puede incluir una capa intermedia de niobio, una capa de
recubrimiento duro de DLC, una capa de revestimiento de cromo y una
capa de recubrimiento exterior de politetrafluoroetileno de Krytox
LW1200
Los siguientes ejemplos se incluyen a título
ilustrativo y no limitativo.
Ejemplos
1-4
En los siguientes ejemplos, Ejemplos
1-4, se trataron con calor muestras de un material
laminado de acero inoxidable con un recubrimiento de 650 Angstrom
de óxido de titanio en un horno de alta temperatura con los
perfiles de temperatura de endurecimiento mostrados en la Fig. 4. La
salida del horno de alta temperatura se equipó con una zona de
oxidación (Ejemplos 1-3 solamente). Se controló el
perfil de temperatura del horno de alta temperatura así como el
ambiente de gas del horno de alta temperatura. También se
introdujeron gases en la zona de oxidación en las etapas finales
del proceso de recubrimiento coloreado (Ejemplos 1-3
solamente). La temperatura en el horno de alta temperatura se fijó
a 1160ºC y la última de las cuatro zonas (la temperatura de salida)
se fijó a 1060ºC.
Ejemplo
1
En este experimento, el horno de alta
temperatura mantuvo el perfil de temperatura mostrado en la Fig. 4.
El ambiente dentro del horno de alta temperatura fue de nitrógeno
fluido (18,9 l/min). El material en forma de lámina de acero
inoxidable recubierto se pasó a través del horno a 36,6 m/min (120
pies/min). Se introdujo una mezcla controlada de nitrógeno (1
litro/min) y aire seco (0-225 ml/min) en cada lado
de la zona de oxidación. La cantidad de aire introducido en la zona
de oxidación determinó el color final del recubrimiento coloreado.
El color inicial de las muestras fue azul grisáceo. Sin flujo de
aire en la zona de oxidación, el color final fue violeta. Cuando se
aumentó el caudal de aire a 25 ml/min, el color pasó a azul
profundo. Con caudales de aire superiores a 200 ml/min, el color
fue azul claro. Al utilizar la zona de oxidación se pudo establecer
un proceso de coloración de rápida respuesta que permitió un control
en línea del color. En este proceso se cree que la película inicial
de óxido de titanio se densificó y se redujo, disminuyendo el índice
de refracción aparente de la película dentro del horno de alta
temperatura. Cuando la película caliente se pasó a través de la
zona de oxidación, el mayor ambiente de oxígeno reoxidó la película,
aumentando el índice de refracción aparente de la película y
coloreando así la película.
Ejemplo
2
El horno de alta temperatura contenía un
ambiente de gas de protección de raíz fluido (75% de hidrógeno y
25% de nitrógeno). Los caudales se fijaron entre 4,7 l/min y 18,9
l/min. Se introdujo una mezcla controlada de nitrógeno (1
litro/min) y aire seco (0-225 ml/min) en cada lado
de la zona de oxidación. La cantidad de aire introducido en la zona
de oxidación determinó el color final del recubrimiento coloreado.
En este proceso se cree que la película inicial de óxido de titanio
se densificó, se redujo y se nitró ligeramente. Estos cambios
redujeron el índice de refracción aparente de la película de óxido
mientras la película estaba dentro del horno de alta temperatura.
Cuando la película caliente se pasó a través de la zona de
oxidación, el mayor ambiente de oxígeno reoxidó la película,
aumentando el índice de refracción aparente de la película y
modificando el color de la película. La capacidad de respuesta y la
variabilidad del color en el proceso, para un determinado espesor
de película, disminuyeron con respecto a la capacidad de respuesta y
la variabilidad observadas durante el experimento descrito en el
Ejemplo 1.
Ejemplo
3
En este experimento, los parámetros del proceso
utilizados fueron los mismos que los descritos anteriormente para
el Ejemplo 2, salvo que se añadió nitrógeno al flujo de gas de
protección de raíz para reducir el contenido general de hidrógeno.
El flujo de gas de protección de raíz se redujo a entre 25% y 75%
del flujo total de gas dentro del horno de alta temperatura. La
variabilidad de color del proceso, para un espesor de película y un
intervalo de caudal de aire a la zona de oxidación determinados, se
redujo significativamente con respecto a los procesos que utilizan
sólo gas de protección de raíz o sólo nitrógeno en el horno de alta
temperatura.
Ejemplo
4
En este experimento, el horno de alta
temperatura contenía un ambiente de flujo de gas de protección de
raíz (75% de hidrógeno, 25% de nitrógeno), nitrógeno y aire seco.
Cada uno de los caudales de gas de protección de raíz y de
nitrógeno varió entre 0 l/min y 18,9 l/min; siendo el caudal total
de gas de protección de raíz más nitrógeno de entre 4,7 l/min y
18,9 l/min El caudal de aire seco varió entre 0 y 225 ml/min No se
añadió aire o nitrógeno a la zona de oxidación, que, en este
experimento, era un tubo de mufla con camisa enfriado con agua. La
cantidad de aire introducido en el extremo frontal del horno de alta
temperatura determinó el color final del recubrimiento coloreado.
En este proceso, el estado de oxidación, y por tanto el índice de
refracción aparente de la película, se controló a través de la
fuerza de oxidación-reducción dentro del horno de
alta temperatura. Este proceso permitió un margen de control del
color más amplio que en los Ejemplos 1-3.
Otras realizaciones se encuentran dentro del
ámbito de las siguientes reivindicaciones. Por ejemplo, aunque para
facilitar la fabricación generalmente se prefiere aplicar el
recubrimiento de óxido antes del ranurado y la perforación, el
recubrimiento puede aplicarse en cualquier momento del proceso de
fabricación antes del endurecimiento. Además, en algunos procesos
pueden omitirse las etapas de perforación y/o soldadura mostradas
en la Fig. 3. Si se desea, pueden añadirse otras etapas al proceso,
así por ejemplo puede realizarse una operación de ranurado antes de
la perforación.
Claims (36)
1. Una cuchilla (10) de afeitar para usar en un
sistema de afeitado en húmedo que comprende:
una cuchilla formada de un material en forma de
lámina de acero inoxidable que ha sido endurecido en un proceso de
endurecimiento, en donde dicha cuchilla tiene un filo afilado (14),
caracterizada por que dicha cuchilla de afeitar además
comprende un recubrimiento coloreado de óxido metálico y/o
oxinitruro metálico depositado sobre al menos una parte de la
cuchilla, siendo coloreado el recubrimiento durante dicho proceso de
endurecimiento y siendo el material en forma de lámina endurecido
recubierto posteriormente para formar una cuchilla de afeitar.
2. La cuchilla de afeitar de la reivindicación
1, en donde dicho recubrimiento coloreado cubre prácticamente toda
la cuchilla.
3. La cuchilla de afeitar de la reivindicación 1
ó 2, en donde dicho óxido consiste en óxido de titanio y/u otros
óxidos de metal de transición incluyendo circonio, aluminio,
silicio, tungsteno, tántalo, niobio, hierro, y mezclas de los
mismos.
4. La cuchilla de afeitar de la reivindicación
1, en donde dicho acero inoxidable comprende acero inoxidable
martensítico.
5. La cuchilla de afeitar de la reivindicación
1, en donde dicho recubrimiento tiene un color seleccionado del
grupo que consiste en oro, violeta, verde y azul.
6. La cuchilla de afeitar de la reivindicación
1, en donde dicho recubrimiento tiene un espesor de aproximadamente
300 a 10.000 Angstroms.
7. La cuchilla de afeitar de la reivindicación
6, en donde dicho recubrimiento tiene un espesor de aproximadamente
600 a 2400 Angstroms.
8. Un método para fabricar una cuchilla de
afeitar que comprende
aplicar un recubrimiento de óxido a un material
de cuchilla;
someter el material de cuchilla recubierto a un
proceso de endurecimiento; y
conformar el material de cuchilla recubierto
endurecido en una cuchilla de afeitar, en donde el recubrimiento de
óxido proporciona a la cuchilla de afeitar un recubrimiento
coloreado.
9. El método de la reivindicación 8, en donde el
material de cuchilla de afeitar comprende acero inoxidable.
10. El método de la reivindicación 8, en donde
el recubrimiento comprende un óxido metálico y/u oxinitruro
metálico.
11. El método de la reivindicación 8, que
también comprende controlar el proceso de endurecimiento de manera
que la composición del recubrimiento de óxido se modifique por el
proceso de endurecimiento.
12. El método de la reivindicación 11, en donde
la etapa de control incluye controlar las condiciones ambientales
en las cuales se realiza el proceso de endurecimiento.
13. El método de la reivindicación 12, en donde
la etapa de control incluye proporcionar una cámara dentro de la
cual se realiza el proceso de endurecimiento e introducir uno o más
gases en la cámara durante el proceso de endurecimiento.
14. El método de la reivindicación 13, en donde
los gases se seleccionan del grupo que consiste en nitrógeno,
hidrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxido
de nitrógeno, dióxido de nitrógeno, vapor de agua, y mezclas de los
mismos.
15. El método de la reivindicación 8, que
también comprende calentar el material de cuchilla antes o durante
la etapa de aplicación.
16. El método de la reivindicación 8, que
también comprende el bombardeo iónico del material de cuchilla antes
o durante la etapa de aplicación.
17. El método de la reivindicación 8, en donde
la etapa de conformación incluye afilar el material de cuchilla de
afeitar para formar un filo.
\newpage
18. El método de la reivindicación 8, en donde
la etapa de aplicación se realiza sobre una hoja de material de
cuchilla que tiene una anchura prácticamente mayor que la anchura de
la cuchilla de afeitar.
19. El método de la reivindicación 8, que
también comprende, entre las etapas de aplicación y realización del
proceso de endurecimiento, el ranurado del material de cuchilla para
formar una pluralidad de bandas.
20. El método de la reivindicación 8, en donde
la etapa de conformación comprende romper el material de cuchilla
en partes que tienen prácticamente la misma longitud que la cuchilla
de afeitar.
21. El método de la reivindicación 8, en donde
el proceso de endurecimiento produce una transformación martensítica
del material de cuchilla.
22. El método de la reivindicación 8, en donde
la aplicación del recubrimiento de óxido a un material de cuchilla
se realiza antes de una operación de ranurado de la cuchilla.
23. El método de la reivindicación 8, en donde
el proceso de endurecimiento comprende pasar el material de
cuchilla a través de una primera zona de temperatura y de una
segunda zona de temperatura que oxida el recubrimiento.
24. El método de la reivindicación 8, en donde
el proceso de endurecimiento se realiza en un horno de túnel, y la
primera zona de temperatura es una primera zona del horno de túnel y
la segunda zona de temperatura es una segunda zona, más corta, del
horno de túnel en la que la temperatura puede ser controlada
independientemente de la temperatura en la primera zona del horno
de túnel.
25. El método de la reivindicación 24, en donde
la segunda zona no está calentada.
26. El método de la reivindicación 24, en donde
la presión parcial de oxígeno en la segunda zona del horno de túnel
puede ser controlada independientemente de las condiciones
ambientales en la primera zona del horno de túnel.
27. El método de la reivindicación 26, que
también comprende controlar el proceso de endurecimiento para
obtener un color final predeterminado.
28. El método de la reivindicación 23, que
también comprende controlar la cantidad de reducción que se produce
en la primera zona y la cantidad de reoxidación que se produce en la
segunda zona para obtener un color deseado del óxido.
29. El método de la reivindicación 8, en donde
la etapa de aplicación comprende aplicar un óxido seleccionado del
grupo que consiste en titanio, silicio, cinc, tungsteno, aluminio,
tántalo, niobio, hierro y óxidos de circonio y mezclas de los
mismos.
30. El método de la reivindicación 8, que
también comprende aplicar un segundo recubrimiento al filo para
mejorar el rendimiento de afeitado del filo.
31. El método de la reivindicación 30, en donde
el segundo recubrimiento se selecciona del grupo que consiste en
materiales que contienen cromo, materiales que contienen niobio,
recubrimientos de diamante, recubrimientos de tipo diamante (DLC),
nitruros, carburos, óxidos y telómeros.
32. El método de la reivindicación 8, que
también comprende seleccionar la composición estequiométrica del
recubrimiento de óxido para obtener un color final deseado.
33. El método de la reivindicación 8, en donde
el recubrimiento coloreado se debe a una interferencia óptica.
34. El método de la reivindicación 33, que
también comprende controlar las propiedades ópticas para obtener el
color deseado.
35. Un sistema de afeitado en húmedo que
comprende:
una máquina de afeitar incluida una cuchilla
según cualquiera de las reivindicaciones 1-7.
36. El sistema de afeitado de la reivindicación
35, en donde la máquina de afeitar comprende un asa y un cartucho
que tiene una carcasa y partes elastoméricas y en donde dicho
recubrimiento tiene un color que es igual que el color de la
carcasa y/o del asa y/o de partes elastoméricas del cartucho.
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