Лезвие бритвы и способ его изготовления

Лезвие бритвы и способ его изготовления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение имеет отношение к созданию бритв и лезвий бритв. Лезвие бритвы обычно имеет основу из подходящего материала, такого как нержавеющая сталь, и режущую кромку, которая имеет форму в виде клина с заостренным кончиком, который имеет радиус ориентировочно менее 1000 ангстрем (Å), например, ориентировочно 200-300 Å. Твердые покрытия, такие как алмаз, аморфный алмаз, алмазоподобный углерод (DLC), нитриды, карбиды, оксиды или керамику, часто используют для повышения прочности, коррозионной стойкости и улучшения качества бритья, а также для поддержания необходимой прочности при использовании более тонких лезвий с более низкими усилиями резания. Наружный слой политетрафторэтилена (тефлона, ПТФЭ) может быть использован для снижения трения. Могут быть добавлены промежуточные слои материалов, содержащих хром или ниобий, для улучшения сцепления между основой, обычно изготовленной из нержавеющей стали, и твердыми углеродными покрытиями, такими как DLC. Примеры структур режущих кромок лезвий бритвы и способов их изготовления описаны в патентах США №5295305, 5232568, 4933058, 5032243, 5497550, 5940975, 5669144, в ЕР 0591334 и в публикации РСТ 92/03330, которые включены в данное описание в качестве ссылки.

При использовании заостренный кончик режущей кромки, имеющий твердые покрытия и наружные слои из ПТФЭ, может становиться более закругленным (затупленным) после нескольких операций бритья, так что радиус указанного кончика увеличивается, а качество бритья ухудшается.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается лезвие бритвы, которое содержит основу с режущей кромкой, ограниченной заостренным кончиком и смежными гранями, слой твердого покрытия на режущей кромке, верхний слой содержащего хром материала, нанесенный на слой твердого покрытия, и наружный слой покрытия из ПТФЭ, нанесенный поверх верхнего слоя.

В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается бритва, которая имеет ручку и головку бритвы с лезвием, которое содержит основу с режущей кромкой, ограниченной заостренным кончиком и смежными гранями, слой твердого покрытия на режущей кромке, верхний слой содержащего хром материала, нанесенный на слой твердого покрытия, и наружный слой покрытия из ПТФЭ, нанесенный поверх верхнего слоя.

В соответствии с различными конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения материал твердого покрытия может состоять из различных содержащих углерод материалов например, из алмаза, аморфного алмаза или DLC. Слой твердого покрытия может иметь толщину менее 2,000 Å. Верхний слой может состоять из хрома или из содержащего хром сплава, совместимого с ПТФЭ, такого как сплав хрома с платиной. Верхний слой может иметь толщину от 100 до 500 Å. Лезвие может содержать промежуточный слой между основой и слоем твердого покрытия. Промежуточный слой может содержать ниобий или содержащий хром материал. В качестве ПТФЭ может быть использован материал Krytox LW1200 фирмы DuPont. Наружный слой ПТФЭ может иметь толщину от 100 до 5000 Å.

В соответствии с другим аспектом предложен способ изготовления лезвия бритвы, согласно которому используют основу с режущей кромкой, ограниченной заостренным кончиком и смежными гранями, наносят слой твердого покрытия на режущую кромку, добавляют верхний слой содержащего хром материала на слой твердого покрытия и добавляют наружный слой покрытия из ПТФЭ поверх верхнего слоя.

В соответствии с различными конкретными вариантами осуществления настоящего изобретения слои могут быть нанесены за счет конденсации из паровой (газовой) фазы (например, за счет напыления) или за счет химического осаждения. Слой содержащего хром материала, а преимущественно слой хрома, может быть нанесен (осажден) за счет напыления при таких условиях, которые позволяют получить покрытие с напряжениями сжатия. Нанесение за счет напыления содержащего хром материала может предусматривать приложение смещения постоянным напряжением к мишени, например, более отрицательного, чем -50 вольт, а преимущественно более отрицательного, чем -200 вольт.

Альтернативно может быть использована соответствующая схема смещения на высокой частоте (ВЧ), которая позволяет получить эквивалентный прочный слой хрома.

За счет использования настоящего изобретения могут быть получены одно или несколько следующих преимуществ. Использование содержащего хром верхнего слоя повышает сцепление наружного слоя ПТФЭ со слоем твердого покрытия. Лезвие бритвы при этом будет иметь повышенную прочность режущей кромки, обеспеченную за счет твердого покрытия, и пониженное скругление (затупление) кончика при повторном бритье. Пониженное скругление кончика позволяет снизить возрастание режущего усилия при повторном бритье, что позволяет сохранить высокие качественные характеристики в ходе бритья, соответствующие первому использованию лезвия бритвы.

Указанные ранее и другие характеристики изобретения будут более ясны из последующего детального описания, данного в качестве примера, не имеющего ограничительного характера и приведенного со ссылкой на сопроводительные чертежи, а также из формулы изобретения.

На фиг.1 показано вертикальное сечение участка режущей кромки лезвия бритвы.

На фиг.2 показан вид в изометрии бритвы, которая содержит лезвие бритвы фиг.1.

Обратимся теперь к фиг.1, на которой показано лезвие бритвы 10, которое содержит основу 12, промежуточный слой 14, слой 16 твердого покрытия, верхний слой 18 и наружный слой 20. Основа 12 обычно изготовлена из нержавеющей стали (хотя могут быть использованы основы и из других материалов) и имеет режущую кромку с заостренным кончиком, который имеет радиус менее 1,000 Å, а преимущественно от 200 до 300 Å, и имеет профиль с боковыми гранями 22, образующими прилежащий к кончику угол, составляющий от 15 до 30°, а преимущественно около 19°, если его измерять на расстоянии 40 мкм от кончика.

Промежуточный слой 14 используют для улучшения сцепления слоя твердого покрытия с основой. В качестве примеров подходящего материала для промежуточного слоя можно привести материал, содержащий ниобий и хром. В частности, промежуточный слой может быть изготовлен из ниобия толщиной более 100 Å и преимущественно менее 500 Å. В публикации РСТ 92/03330 описано использование промежуточного слоя из ниобия.

Слой 16 твердого покрытия, который обеспечивает повышенную прочность, коррозионную стойкость и улучшает качество бритья, может быть изготовлен из содержащих углерод материалов (например, из алмаза, аморфного алмаза или DLC), из нитридов (например, из нитрида бора, нитрида ниобия или нитрида титана), карбидов (например, из карбида кремния), оксидов (например, из оксида алюминия или диоксида циркония) или из других керамических материалов. Содержащие углерод материалы могут быть легированы другими элементами, такими как вольфрам, титан или хром, за счет включения указанных добавок, например, в мишень, используемую в ходе напыления. Могут быть использованы также материалы, которые содержат водород, например, наводороженный (гидрогенизированный) DLC. Слой 16 твердого покрытия преимущественно изготовлен из алмаза, аморфного алмаза или DLC. В конкретном варианте осуществления изобретения слой DLC имеет толщину менее 2,ООО Å, а преимущественно менее 1,000 Å. Слои DLC и способы их осаждения описаны в патенте США №5232568. Как это описано в "Руководстве по технологии конденсации из паровой (газовой) фазы", DLC представляет собой аморфный углеродный материал, который имеет многие желаемые свойства алмаза, но не имеет кристаллической структуры алмаза.

Верхний слой 18 используют для снижения затупления кончика режущей кромки с твердым покрытием и для улучшения сцепления наружного слоя с твердым покрытием, при сохранении преимуществ указанных слоев. Верхний слой 18 преимущественно изготовлен из содержащего хром материала, например, из хрома или сплавов хрома, совместимого с ПТФЭ, например, из CrPt. В частности, верхний слой из хрома имеет толщину около 100-200 ангстрем. Лезвие 10 имеет режущую кромку, которая меньше подвержена скруглению (затуплению) при повторном бритье, чем это было бы без верхнего слоя.

Наружный слой 20, который используют для снижения трения, содержит ПТФЭ, который иногда называют теломером. В качестве ПТФЭ может быть использован материал Krytox LW 1200 фирмы DuPont. Этот материал представляет собой не воспламеняющийся (негорючий) и стабильный сухой смазочный материал, который состоит из мелких частиц, обеспечивающих получение стабильных дисперсий. Он поставляется в виде водной дисперсии, содержащей 20% по весу твердых веществ, и может быть нанесен путем погружения, распыления или нанесения кистью, после чего следует провести сушку на воздухе или покрытие расплавом. Наружный слой преимущественно имеет толщину менее 5,000 Å, а типично от 1,500 до 4,000 А, причем этот слой может иметь толщину даже 100 Å, при условии создания непрерывного покрытия. Пониженная толщина теломерного покрытия, при условии создания непрерывного покрытия, способствует повышению качества первого бритья. В патентах США №5263256 и 5985459, которые включены в данное описание в качестве ссылки, описаны технологии, которые могут быть использованы для снижения толщины нанесенного теломерного слоя.

Лезвие бритвы 10 обычно изготавливают в соответствии со способами, описанными в указанных патентах. В конкретном варианте оно содержит промежуточный слой 14 из ниобия, DLC слой 16 твердого покрытия, верхний слой 18 из хрома и наружный слой 20 покрытия из ПТФЭ типа Krytox LW1200. Верхний слой 18 из хрома наносят с минимальной толщиной 100 ангстрем и с максимальной толщиной 500 ангстрем. Его наносят при помощи напыления с использованием смещения (основы) постоянным напряжением (более отрицательным, чем -50 вольт, а преимущественно более отрицательным, чем -200 вольт), под давлением около 2 миллиторр аргона. Можно полагать, что увеличенное отрицательное смещение создает благоприятное сжимающее напряжение (в отличие от растягивающего напряжения) в верхнем слое из хрома, которое повышает стойкость к затуплению кончика и позволяет сохранять хорошее качество бритья. Лезвие 10 предпочтительно имеет радиус кончика около 200-400 Å, измеренный при помощи растрового электронного микроскопа (РЭМ), после нанесения верхнего слоя 18 и перед добавлением наружного слоя 20.

Обратимся теперь к рассмотрению фиг.2, на которой показано, как лезвие 10 может быть использовано в бритве 110, которая имеет ручку 112 и сменный картридж для бритья 114. Картридж 114 имеет корпус 116, в котором хранятся три лезвия 10, защитный элемент 120 и колпачок 122. Лезвия 10 установлены с возможностью перемещения, как это описано, например, в патенте США №5918369, который включен в данное описание в качестве ссылки. Картридж 114 также имеет соединительный элемент 124, с которым с возможностью поворота соединен корпус 116 при помощи двух плеч (кронштейнов) 128. Соединительный элемент 124 включает основание 127, которое с возможностью замены соединено с ручкой 112. Альтернативно лезвие 10 может быть использовано в других бритвах, которые имеют одно, два, три или больше трех лезвий, двухсторонние лезвия, а также в бритвах, которые не имеют подвижных лезвий или поворотных головок, причем вставка является либо сменной, либо постоянно прикрепленной к ручке бритвы.

Лезвие 10 бритвы при эксплуатации обеспечивает отличные характеристики бритья от первого бритья до последнего. Лезвие 10 имеет повышенную прочность режущей кромки, обеспеченную за счет твердого покрытия, и пониженное затупление кончика при повторном бритье, обеспеченное за счет верхнего покрытия, что позволяет поддерживать при повторном бритье отличные характеристики бритья.

Другие варианты осуществления настоящего изобретения приведены в формуле изобретения.

1. Лезвие бритвы, содержащее основу с режущей кромкой, слой твердого покрытия на режущей кромке, верхний слой содержащего хром материала, нанесенный на слой твердого покрытия, и наружный слой покрытия из ПТФЭ, нанесенный поверх верхнего слоя, отличающееся тем, что режущая кромка ограничена заостренным кончиком и смежными гранями и слой твердого покрытия выполнен из содержащего углерод материала.

2. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что содержащий углерод материал содержит алмаз.

3. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что содержащий углерод материал содержит алмазоподобный материал.

4. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что содержащий углерод материал содержит аморфный алмазный материал.

5. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что верхний слой состоит из содержащего хром сплава, совместимого с ПТФЭ.

6. Лезвие по п.5, отличающееся тем, что сплав представляет собой сплав хрома с платиной.

7. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что дополнительно содержит промежуточный слой между основой и слоем твердого углеродного покрытия.

8. Лезвие по п.7, отличающееся тем, что промежуточный слой содержит ниобий.

9. Лезвие по п.7, отличающееся тем, что промежуточный слой включает содержащий хром материал.

10. Лезвие по п.5 или 6, отличающееся тем, что к верхнему слою приложено напряжение сжатия.

11. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что ПТФЭ представляет собой материал Krytox LW1200.

12. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что слой твердого покрытия имеет толщину менее 2,000 Å.

13. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что верхний слой имеет толщину от 100 до 500 Å.

14. Лезвие по п.1, отличающееся тем, что наружный слой имеет толщину от 100 до 5,000 Å.

15. Лезвие по п.1 или 12, отличающееся тем, что лезвие имеет режущую кромку, которая менее затупляется при повторном бритье, чем без верхнего слоя.

16. Бритва, содержащая корпус и по меньшей мере одно лезвие бритвы по п.1, установленное в корпусе.

17. Бритва по п.16, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ручку, соединенную с корпусом.

18. Способ изготовления лезвия бритвы, отличающийся тем, что обеспечивают основу с режущей кромкой, ограниченную заостренным кончиком и смежными гранями, добавляют слой твердого покрытия из содержащего углерод материала на режущую кромку, добавляют верхний слой содержащего хром материала на слой твердого покрытия и добавляют наружный слой покрытия из ПТФЭ поверх верхнего слоя.

19. Способ по п.18, отличающийся тем, что добавление слоя твердого покрытия включает осаждение содержащего углерод материала при помощи конденсации из паровой фазы.

20. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что добавление слоя содержащего хром материала включает осаждение содержащего хром материала при помощи конденсации из паровой фазы.

21. Способ по п.18 или 19, отличающийся тем, что добавление слоя содержащего хром материала включает осаждение при помощи напыления при условиях, которые создают напряжения сжатия материала.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что напыление включает приложение смещения постоянным напряжением к основе, которое является более отрицательным, чем -50 В, или приложения эквивалентного высокочастотного смещения.

23. Способ по п.21, отличающийся тем, что напыление включает приложение смещения постоянным напряжением к основе, которое является более отрицательным, чем -200 В, или приложения эквивалентного высокочастотного смещения.