COMPONENTES METÁLICOS REVESTIDOS CON CARACTERÍSTICAS DE CONDUCTIVIDAD TÉRMICA UNIFORME Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACIÓN.

Recipiente de cocción fabricado de una lámina de metal compuesto multicapa modelada (2),

la mencionada lámina de compuesto (2) que comprende una variedad de capas metálicas unidas entre sí que se caracteriza por incluir una capa núcleo (4) de titanio, aleación de titanio o acero inoxidable, la mencionada capa (4) que tiene un coeficiente de conductividad térmica inferior a la de las capas de metal inmediatamente adyacentes (6), (6') de aluminio puro o aluminio Alclad unidas por ambos lados de la mencionada capa núcleo (4), por medio de lo cual la mencionada capa núcleo (4) retarda el flujo del calor en dirección transversal para que la citada capa núcleo distribuya el calor en dirección lateral y proporcione, por lo tanto, un calor uniforme a través de la superficie de cocción del recipiente, que no presenta zonas calientes

CONTEXTO DE LA INVENCIÓN

Campo de la invención

0001

La presente invención se refiere a recipientes de cocción de metal con revestimiento compuesto, parrillas o suelas de 5 plancha en general, y más concretamente, con recipientes de cocción de metal con revestimiento compuesto, parrillas o suelas de plancha o similares que tengan al menos una capa metálica interior con un coeficiente más bajo de conductividad térmica que las otras capas metálicas del compuesto para que el calor sature en dicha capa antes de que se transfiera a la superficie de cocción o de planchado. De esta forma, las zonas calientes de la superficie de cocción o de planchado se eliminan, por lo que mejora el rendimiento del aparato y se alarga la vida de la superficie antiadherente, 10 si la hay.

Descripción de la técnica correspondiente

(0002)

Es bien conocido en la técnica de la fabricación de recipientes de cocción de metal con revestimiento compuesto multicapa de una variedad de metales, generalmente aluminio y/o cobre para conseguir una buena conducción del calor 15 juntamente con capas externas de acero inoxidable para ofrecer un buen aspecto, dureza y resistencia ante corrosión. Es también conocido el empleo de una capa de material ferromagnético, como acero al carbono o acero inoxidable férrico de serie 400 en lugar de un acero inoxidable austenítico de serie 300, más común, si se va a utilizar el recipiente de cocción en una placa de inducción. Todas estas combinaciones se revelan en el estado de la técnica como se indica, por ejemplo, en la patente US Ulam Nº 4.646.935, en la patente US McCoy et al. Nº 3.966.426, y en la patente US Groll 20 Nº 6.267.830.

(0003)

También es bien sabido en el arte de revestir la superficie de cocción o la superficie de la suela de planchado con un material antiadherente, como PTFE ("Teflon(R)") o similar. Las zonas calientes pueden extenderse rápidamente por el recipiente de cocción y por la suela de las planchas debido al uso de metales convencionales como el aluminio, el cobre 25 y el acero inoxidable, individualmente o combinados. Estas zonas calientes no solo son problemáticas para cocinar y planchar, sino que también aceleran la degradación térmica de la superficie antiadherente. Aunque la superficie no sea antiadherente, las zonas calientes localizadas no son convenientes en el menaje de cocina, puesto que provoca una cocción desequilibrada.

(0004) 30

Se revela un intento de minimizar las zonas calientes en los recipientes de cocción en la Patente US Nº 4.541.411 a Woolf. Woolf revela una cacerola con varias capas interiores y exteriores de aluminio o acero inoxidable que abarcan una capa intermedia de un material de grafito. Este material de grafito no está unido metalúrgicamente a las capas metálicas adyacentes, pero tiene propiedades anisotrópicas térmicas y está orientado de tal manera que su conductividad térmica es mayor en un plano paralelo a la superficie del recipiente de cocción que en dirección 35 perpendicular a la superficie, con el objeto de minimizar las zonas calientes de la superficie de cocción.

(0005)

Puesto que la capa de grafito de Woolf no está metalúrgicamente unida a las capas adyacentes de aluminio y acero inoxidable, y puesto que las capas de aluminio y de acero inoxidable no están unidas a lo largo de la superficie de cocción (debido a la capa intermedia de grafito), el recipiente de cocción de Woolf presentaría, como resultado, ciertas 40 deficiencias. En primer lugar, debido a la capa de grafito no unida, probablemente se formarían pequeñas burbujas de aire entre la capa de grafito y las capas adyacentes de aluminio y acero inoxidable, que actúan como aislantes térmicos por medio de una barrera o efecto protector que reduciría la eficacia y la uniformidad de la transmisión del calor a través de la interfaz. Además, debido a la falta de unión metalúrgica entre las capas de aluminio y de acero inoxidable a lo largo de la superficie de cocción del menaje de cocina Woolf, podría producirse cierta deformación térmica por la 45 diferencia de los coeficientes de expansión térmica del aluminio y del acero inoxidable.

US 3.340.597 revela un método de unión del acero inoxidable y el aluminio que incluye un método para revestir láminas, planchas u hojas de aluminio con acero inoxidable mediante un sistema de laminado en caliente o en frío.

(0006)

Mi invención soluciona los problemas que surgieron en el estado de la técnica al intentar eliminar las zonas calientes y 50 alcanzar un calentamiento más uniforme a través de las superficies de cocción y otras aplicaciones, como el suelo de las planchas (en adelante se englobarán en el término genérico "recipientes de cocción"). Además, mi invención alarga la vida de las superficies antiadherentes ya que elimina el problema de las zonas calientes del estado de la técnica. Y

más aún, la capa de calor retardante de mi invención contribuye a la homogeneidad del recipiente de cocción durante el calentamiento de los componentes multicapa que, hasta el momento, pueden producirse debido a las diferencias en los coeficientes de expansión térmica de varias capas de diferentes metales del compuesto.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

(0007) 5

En pocas palabras, mi invención proporciona a los recipientes de cocción metálicos con revestimiento compuesto de capas exteriores de aluminio y/o de acero inoxidable una estructura principal que comprende una capa de metal retardante del calor, como el titanio, aleación de titanio, acero inoxidable o similar, unido por ambos lados a una capa de aluminio puro o a una capa de aluminio Alclad. Mi invención también incluye el método para fabricar los componentes unidos mencionados. La construcción preferida actual tendría una hoja de aleación de titanio Ti 46 con un grosor de 10 unos 0,76-0,89 mm (0,030-0,035 pulg.) unida por ambas superficies a hojas de aluminio Alclad, cada una con un grosor de unos 0,89-1,02 mm (0,035-0,040 pulg.) con una capa de acero inoxidable 304 de 0,38-0,43 mm (0,015-0,017 pulg.) unida a cada una de las superficies exteriores del aluminio Alclad. Antes de la unión mediante laminado, las superficies de las hojas de los materiales mencionados se lijan mecánicamente con un cepillo metálico o una rueda de radios o similar para limpiar las superficies y dejar el metal pulido y desoxidado. Las hojas se apilan en el orden siguiente: capa 15 de acero inoxidable ― capa Alclad ― capa de titanio (o capa de acero inoxidable) ― capa Alclad ― capa de acero inoxidable; a continuación, la pila puede calentarse o someterse a una temperatura de 288-316 °C (550-600 °F) en una atmósfera con oxígeno (atmósfera normal), o a una temperatura más alta en una caldera con una atmósfera sin oxígeno. Una temperatura inferior a los 288 °C (550 °F) no proporciona una unión Ti durante la laminación mientras une temperatura superior a los 316°C (600 °F) provoca la formación de óxidos de Ti en una caldera con una atmósfera que 20 contenga oxígeno. Tales óxidos impiden la unión sólida de los metales.

(0008)

La pila de láminas en orden y calentada como se indica se somete a una primera pasada por el laminador a 288-316 °C (550-600 °F) de temperatura en la atmósfera con oxígeno con una reducción de al menos del 5 al 10% para conseguir la unión entre el Ti y el Al, y entre el Al y las capas de acero inoxidable exteriores. El conjunto unido puede volver a 25 calentarse si es necesario y laminarse en una segunda pasada con una reducción del 10-20%. El compuesto acabado se trabaja preferentemente con calor a 343-371 ºC (650-700 ºF) para mejorar la solidez de la unión gracias a la difusión de la unión entre las capas adyacentes.

(0009)

El material que se procesa así puede limpiarse y modelarse de forma convencional para conseguir los formatos de 30 menaje que se desee.

(0010)

Las imágenes termográficas comparativas del material compuesto de esta invención indican la uniformidad del calentamiento a través de la superficie de cocción interior, que no tiene zonas calientes.

(0011) 35

Si se desea un recipiente de cocción por inducción, puede aplicarse una capa de material ferromagnético, por ejemplo, acero al carbono de acero inoxidable ferrítico de serie 400, a la superficie exterior (inferior) del recipiente,... [Seguir leyendo]

1. Recipiente de cocción fabricado de una lámina de metal compuesto multicapa modelada (2), la mencionada lámina de compuesto (2) que comprende una variedad de capas metálicas unidas entre sí que se caracteriza por incluir una capa núcleo (4) de titanio, aleación de titanio o acero inoxidable, la mencionada capa (4) que tiene un coeficiente de conductividad térmica inferior a la de las capas de metal inmediatamente adyacentes (6), (6') de aluminio puro o 5 aluminio Alclad unidas por ambos lados de la mencionada capa núcleo (4), por medio de lo cual la mencionada capa núcleo (4) retarda el flujo del calor en dirección transversal para que la citada capa núcleo distribuya el calor en dirección lateral y proporcione, por lo tanto, un calor uniforme a través de la superficie de cocción del recipiente, que no presenta zonas calientes.

2. Recipiente de cocción citado en la Reivindicación 1, en la forma de recipiente de cocción o parrilla donde una capa (8) 10 de acero inoxidable está unida a la primera de las capas de aluminio puro o aluminio Alclad (6') para definir una superficie de cocción, y donde una capa (7) de acero inoxidable austenítico o bien de un material ferromagnético está unida a la segunda de las capas de aluminio puro o aluminio Alclad (6) para definir una capa exterior que será la superficie que entrará en contacto con la fuente de calor.

3. Recipiente de cocción citado en la Reivindicación 1, donde el recipiente está fabricado de un compuesto de metal 15 unido (2), caracterizado por comprender:

(a) una capa núcleo (4) de acero inoxidable;

(b) capas superior e inferior (6', (6) de aluminio puro o aluminio Alclad, cada una de ellas unida a la parte superior e inferior de la dicha capa núcleo;

(c) una capa adicional (8) de acero inoxidable unida a la capa superior (6') de aluminio puro o aluminio Alclad 20 para definir la superficie de cocción del citado recipiente; y

(d) una capa adicional (7) de acero inoxidable o aluminio unido a la capa inferior (6) de aluminio puro o aluminio Alclad, para definir la superficie exterior del dicho recipiente.

4. El recipiente de la Reivindicación 3, donde la capa adicional mencionada (7) que define la superficie exterior del citado recipiente es una capa de aluminio anodizado. 25

5. El recipiente de la Reivindicación 3 o 4, donde la capa adicional (8) que define la superficie de cocción tiene una capa antiadherente (90).

6. El recipiente de la Reivindicación 1, donde el recipiente está fabricado de un compuesto de metal unido (2), comprende:

(a) una capa núcleo (4) de titanio o aleación de titanio; y 30

(b) dos capas exteriores (6), (6') de aluminio puro o aluminio Alclad, cada una unida a los lados superior e inferior de la mencionada capa núcleo (4).

7. El recipiente de las Reivindicaciones 3, 5 o 6, donde la capa adicional (7) que define la superficie exterior del dicho recipiente de cocción es una capa de acero inoxidable ferromagnético, por donde el recipiente se calentará por inducción. 35

8. El recipiente de la Reivindicación 7, donde la capa adicional (7) de acero inoxidable ferromagnético tiene un acabado pulido de la superficie.

9. El recipiente de la Reivindicación 8, donde la capa adicional (8) que define la superficie de cocción, tiene una capa antiadherente (90).

10. El recipiente de la Reivindicación 1, donde el recipiente está fabricado de un compuesto de metal unido (200) que 40 comprende:

(a) una capa (600') de aluminio puro o aluminio Alclad;

(b) una capa (400) de acero inoxidable unida a la capa (a);

(c) una capa (600) de aluminio puro o aluminio Alclad unida a la capa (b);

(d) una capa (700) de acero inoxidable unida a la capa (c); y 45

(e) una capa de aluminio puro o aluminio Alclad unida a la capa (d).

11. El recipiente de la Reivindicación 10, donde una capa (a) (600') tiene una superficie antiadherente.

12. El recipiente de la Reivindicación 11, donde la capa (e) tiene una superficie anodizada.

13. Un método para crear menaje fabricado con una lámina de metal de compuesto multicapa (2) que se caracteriza por comprender los pasos siguientes:

(a) proporcionar una variedad de láminas de metal que incluyen una capa núcleo (4) que comprende una lámina de titanio, aleación de titanio o acero inoxidable y dos láminas (6), (6') seleccionadas del grupo que consiste en 5 aluminio puro y aluminio Alclad;

(b) preparar las láminas de metal mencionadas eliminando la capa de óxido de las superficies;

(c) apilar las láminas de metal mencionadas en una selección ordenada de tal manera que las láminas adyacentes cuyas superficies se prepararon en el paso (b) estén frente a frente y donde la lámina de titanio, aleación de titanio o acero inoxidable esté encerrada entre las capas (6), (6') de las láminas de aluminio puro o 10 aluminio Alclad y forme una capa núcleo (4) de la selección ordenada;

(d) calentar la dicha selección ordenada a una temperatura de unión uniforme a lo largo de la dicha selección;

(e) unir la dicha selección de láminas ordenada hasta alcanzar el grosor deseado para formar una lámina de compuesto unido (2); y

(f) modelar el dicho compuesto unido para formar el recipiente de cocción con la forma deseada, donde la dicha 15 capa núcleo (4) retarda el flujo del calor en dirección transversal para que la dicha capa (4) distribuya el calor en dirección lateral y proporcione así un calentamiento uniforme a través de toda la superficie de cocción del recipiente sin que se formen zonas calientes.

14. El método de la Reivindicación 13 donde la selección ordenada del paso de apilado (c) comprende: una primera lámina (8) de acero inoxidable frente a una primera lámina (6') de aluminio puro o aluminio Alclad, una capa núcleo (4) 20 de lámina de titanio o aleación de titanio, con un primer lado de cara a la primera lámina (6') de aluminio o aluminio Alclad, una segunda lámina (6) de aluminio puro o aluminio Alclad de cara a un segundo lado de la capa núcleo (4) de titanio o aleación de titanio, y una segunda lámina (7) de acero inoxidable de cara a la segunda lámina (6) de aluminio puro o aluminio Alclad.

15. Un método según cualquiera de las 1. a 14, donde en el paso (d), la selección ordenada se 25 calienta en una caldera u horno que contiene oxígeno atmosférico a una temperatura de unión entre 288-316 ºC (550-600 ºF).

16. Un método según cualquiera de las 1. a 15, donde el paso de unión (e) comprende una primera pasada por el laminador con una reducción de al menos el 5% hasta el 10% seguido por un recalentamiento de hasta 288-316 ºC (550-600 ºF), una segunda pasada por el laminador, y seguidamente un tratamiento de calor a unos 343-30 371 ºC (650-700 ºF) para mejorar la solidez de la unión de la lámina de metal compuesto multicapa.

17. El método de cualquiera de las 1. a 16, incluido el paso de aplicar una capa antiadherente (90) a la superficie de cocción del recipiente.