剃刀刀片的制作方法

本发明涉及剃刀。更具体地，涉及具有锋利且耐用的切割刃的剃刀刀片。

背景技术：

剃刀刀片通常由合适的基底材料诸如不锈钢形成，并且切割刃被成形为具有包括最终末端的楔形构型，所述最终末端具有半径。常常使用硬涂层诸如金刚石、非晶金刚石、类金刚石碳(DLC)材料、氮化物、碳化物、氧化物或陶瓷来改善强度、耐腐蚀性和剃刮能力，从而保持所需的强度、同时使得能够使用具有较低切割力的较薄刀刃。可使用聚四氟乙烯(PTFE)外层来减小摩擦。含铌、铬或钛材料的夹层可有助于改善通常为不锈钢材质的基底和硬碳涂层诸如DLC之间的结合。

希望改善剃刀刀片基底的形状以减小切割毛发所需的切割力。这种切割力的减小将会使剃刮更加舒适。

技术实现要素：

本发明提供了一种包括基底的剃刀刀片。基底具有由刃磨刀片末端限定的切割刃。基底具有在与刀片末端相距四微米的距离处测量的介于约1.60和1.75微米之间的厚度、和在与刀片末端相距四十微米的距离处测量的介于约9.25和10.00微米之间的厚度。基底具有介于0.165和0.185之间的在四微米处测量的厚度与在四十微米处测量的厚度的比率。基底具有在与刀片末端相距八微米的距离处测量的介于约2.70和3.00微米之间的厚度、在与刀片末端相距十六微米的距离处测量的介于约4.44和5.00微米之间的厚度、介于0.56和0.62之间的在四微米处测量的厚度与在八微米处测量的厚度的比率，和介于0.32和0.40之间的在四微米处测量的厚度与在十六微米处测量的厚度的比率。

本发明的剃刀刀片包括由公式w＝adⁿ限定的刀刃的横截面形状，其中“w”为在以微米计的与刀片末端相距距离“d”处的以微米计的刀片末端的厚度，其中“a”为在0.50至0.62范围内的比例因数，并且“n”在0.76至0.80范围内。

优选地，基底具有约125至约500埃的末端半径。

剃刀刀片可包括接合到基底的夹层。夹层优选地包含铌、铬、铂、钛、或它们的任何组合或它们的合金。剃刀刀片可包括接合到夹层的涂层。涂层可包括含碳或硼化铝镁的材料。剃刀刀片可或可不包括接合到涂层的保护层。保护层优选地包含铬。剃刀刀片可包括接合到保护层或接合到硬涂层的外层。外层优选地包含聚合物，所述聚合物可包括聚四氟乙烯。

剃刀刀片可包括小于7度的夹角。夹角是在与刀片末端相距四十微米或更大的距离处测量的。

剃刀刀片基底可在所述切割刃的每侧上仅包括两个小平面。

剃刀刀片可包括设置在基底的表面处或所述表面下面的氮化物区域，所述氮化物区域可通过等离子体氮化来形成。一个或多个层可接合到氮化基底。

附图说明

虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求被视为本发明的主题作出结论，但据信结合附图阅读下文说明可更充分地理解本发明。

图1为图解视图，其示出了刀片基底。

图2为示出了剃刀刀片的刀刃特征的图。

图3为图解视图，其示出了刀片基底。

图4为图解视图，其示出了本发明的一个实施方案中的带有设置于其上的涂层的刀片基底。

图5为图解视图，示出了本发明的一个另选实施方案中的带有设置于其上的涂层的刀片基底。

图6为图解视图，示出了本发明的一个另选实施方案中的带有氮化区域的刀片基底。

具体实施方式

现在参考图1，其示出了剃刀刀片10。剃刀刀片10包括不锈钢主体部分或基底11，该基底带有包括末端12的楔形刃磨刀刃(或切割刃)。末端12优选地具有约125至约500埃的半径，在每个刀刃上带有从末端12发散的h小平面14和16。基底11具有在与刀片末端12相距四微米的距离20处测量的介于约1.60和1.75微米之间的厚度21。

基底11具有在与刀片末端12相距八微米的距离22处测量的介于约2.7和3.00微米之间的厚度23。

基底11具有在与刀片末端12相距十六微米的距离24处测量的介于约4.44和5.0微米之间的厚度25。

基底11具有在与刀片末端12相距四十微米的距离26处测量的介于约9.25和10.00微米之间的厚度27。

基底11具有介于0.165和0.185之间的在与末端12相距四微米处测量的厚度21与在与末端12相距四十微米处测量的厚度27的比率。

基底11具有介于0.56和0.62之间的在与末端12相距四微米处测量的厚度21与在与末端12相距八微米处测量的厚度23的比率。

基底11具有介于0.32和0.40之间的在与末端12相距四微米处测量的厚度21与在与末端12相距十六微米处测量的厚度25的比率。

下表1概述了本发明所设想的值。距离和厚度的单位为微米。

表1：

这些厚度和厚度比率提供用于改善剃刮的框架。这些厚度和厚度比率提供刀刃强度和低切削力或锋利度之间的平衡。具有较小比率的基底将具有非足够的强度，从而导致最终刀刃失效。具有较大厚度的基底将具有较高切削力，从而在剃刮期间对使用者造成增加的拉扯和牵拉以及增加的不适感。

根据本发明，图1所述区域中的刀片10的横截面形状可由公式w＝adⁿ限定，其中“w”为在以微米计的与刀片末端12相距的距离“d”处的以微米计的基底的厚度，并且其中变量“a”为比例因数，其具有在0.50至0.62范围内的值，并且变量“n”为指数，其具有可在0.76至0.80范围内的值以便改善刀刃属性诸如强度、耐用性、和切割性能。

图2示出了本发明的w＝adⁿ公式的图30，其中“a”在0.50至0.62范围内，并且“n”在0.76至0.80范围内，该图应用了如上所述的图1的厚度值范围和距离值范围。

区域32表示本发明的刀刃特征，而剩余线34示出了现有技术范围的“a”和“n”所述的不同刀刃特征，具体地美国专利4,720,918中所述的不同刀刃特征。如由图30可见，区域32表示相对于现有技术来讲新型的形状。

基底11可为任何类型的不锈钢材料以有利于制备适当地刃磨的刀刃。本发明的不锈钢可优选地为马氏体不锈钢，其包含约0.35％至约0.6％的碳(C)和约13％至约14％的铬(Cr)。马氏体钢可有利地包含约1.1％至约1.5％的钼(Mo)。

另外，马氏体不锈钢还可包含较小的、更细分布的碳化物，但具有类似的总体碳重量百分比。细小碳化物基底提供更硬且更脆的硬化后基底，因而使得能够制造更薄更强的刀刃。这种基底材料的一个示例为具有更细平均碳化物尺寸的马氏体不锈钢，其碳化物密度为至少约200个碳化物/平方微米，更优选地至少约300个碳化物/平方微米，并且最优选地至少约400个或更多个碳化物/100平方微米，所述密度由光学显微横截面确定。

如上所述，刀片10的楔形刀刃的图1的小平面14和16从末端12发散。根据本发明的一个另选的优选实施方案，本发明的剃刀刀片的楔形刀刃的每个边缘也可包括附加小平面。转到图3，本发明的刀片40被示出具有基底31，所述基底在每侧或每个刀刃上只带有两个小平面。每一刀刃上的第一小平面44，45一般可在初始时形成，并且通过已知方法(例如，磨削)来形成。相似地，第二小平面42，43可随后形成，使得它们限定最终刀片末端41(例如，小平面42，43从末端41发散)。第二小平面42，43可具有从刀片末端41返回的约12至50微米的距离42a。应当注意的是，两级磨削方法可更优选地制备本发明的第一小平面和第二小平面。在一些应用中，可使用三级磨削方法，从而制备第三小平面。

因此，本发明设想到，与刀片末端41相距的十六微米和/或四十微米距离可设置在第二小平面42，43内或设置在第一小平面44，45内。

第一小平面44，45一般限定夹角46(或49)，其可优选地低于7度，更优选地介于4-6度之间，并且最优选地约6度。如图所示，夹角49可被确定为在第二小平面42，43形成之前形成于第一小平面44，45的延伸线48(以虚线示出为从小平面44，45延伸的)的交会部47之间的角度的二分之一。应当注意的是，线48不是基底31的一部分，它们仅用来示出夹角是如何确定的。夹角46可另选地由如下角度确定，所述角度设置在刀片主体5l的垂直延伸部或线延伸部50至第一小平面44或45之间。虽然被示出位于剃刀中的两个不同位置处，但夹角旨在为基本上相同的(例如，夹角46为与角度49相同的值)，因为它们一般表示相同的几何形状.

第一小平面44，45可从刀片末端41返回地大致延伸约175至约400微米的距离44a。

因此，本发明设想到如下刀片区域中的小于7度的夹角，所述刀片区域具有从刀片末端返回的大于或等于40微米的距离。

另选地，本发明优选地设想到小于7度的夹角，其中剃刀刀片在剃刀刀片的每侧或每个刀刃上仅包括两个小平面。

减小的夹角允许刀片从末端进一步返回刀片上变得更细长(例如，处在或超过从刀片末端区域返回的所述16微米处，并且具体地在从刀片末端返回的40至100微米范围的区域中)。在具有上述几何形状(例如，厚度和厚度比率等)的情况下，这提供本领域未认识到的锋利度和强度的独特组合。

现在参考图4，其示出了本发明的成品第一刀片50，所述成品第一刀片包括基底(例如，所示的图1的基底11)、夹层54、硬涂层56、保护层58、和外层52。基底11通常由不锈钢制成，尽管可利用其它材料。具有基底、夹层、硬涂层、保护层和外层的剃刀刀片的一个示例描述于美国专利6,684,513中。

夹层54用来帮助将硬涂层56粘结到基底11。合适的夹层材料的示例为铌、铬、铂、钛、或它们的任何组合或它们的合金。一种特定夹层由厚度大于约100埃且优选地小于约500埃的铌制成。夹层可具有约150埃至约350埃的厚度。PCT 92/03330描述了铌夹层的使用。

硬涂层56提供改善的强度、耐腐蚀性和剃刮能力，并且可由如下材料制成：包含细小结晶碳、微米结晶碳或纳米结晶碳的材料(例如，金刚石，非晶金刚石或DLC)、氮化物(例如，氮化硼，氮化铌、氮化铬、氮化锆、或氮化钛)、碳化物(例如，碳化硅)、氧化物(例如，氧化铝、氧化锆)或其它陶瓷材料(包括纳米层或纳米复合材料)。含碳材料可掺杂有其它元素诸如钨、钛、银或铬，方法是在通过溅射进行涂敷期间通过例如在靶标中包括这些添加剂。这些材料也可包含氢，例如氢化的DLC。涂层56优选地由金刚石、非晶金刚石或DLC制成。一个特定实施方案包括小于约3,000埃，优选地约500埃至约1,500埃的DLC。DLC层和沉积方法描述于美国专利5,232,568中。如“Handbook of Physical Vapor Deposition(PVD)Processing”中所述，“DLC为一种非晶碳材料，其表现出许多所期望的金刚石的特性，但不具有金刚石的结晶结构。”

保护层58用于降低硬涂敷刀刃的末端变圆，并有利于将外层粘结到硬涂层上同时还保持两者的有益效果。保护层58优选地由含铬材料制成，例如，铬或铬合金或与聚四氟乙烯相容的铬化合物例如CrPt。一种特定保护层为厚度为约100-200埃的铬。保护层可具有约50埃至约500埃，优选地约100埃至约300埃的厚度。与若没有保护层的情况相比，剃刀刀片10具有经多次剃刮仍不太圆化的切割刃。

外层52一般用来提供减小的摩擦。外层52可为聚合物组合物或改性的聚合物组合物。该聚合物组合物可为多氟烃。一种合适的多氟烃为聚四氟乙烯，其有时候称作调聚物。一种特殊的聚四氟乙烯材料为购自杜邦公司的Krytox LW 2120。这种材料是不易燃的稳定的干润滑剂，其由产生稳定分散体的小颗粒组成。它以按重量计含20％固体物的水分散液来供给并可通过浸渍、喷射或刷涂来涂敷，并且接下来可进行空气干燥或熔融涂敷。该层优选小于5,000埃，典型地可为1,500埃至4,000埃，并且可薄至100埃，前提条件是保持连续涂敷。在实现连续涂敷的前提下，调聚物涂层厚度减薄可改善第一次剃须效果。美国专利5,263,256和5,985,459描述了可用来减小所涂敷的调聚物层厚度的技术，它们均以引用方式并入本文。

剃刀刀片50通常依据以上参考专利中所述的方法制造。一个具体实施方案包括铌夹层54、DLC硬涂层56、铬保护层58、和Krytox LW2120聚四氟乙烯外涂层52。铬保护层58被沉积到100埃的最小量和500埃的最大量。剃刀刀片50优选地具有约200-400埃的末端半径，所述半径在涂敷了保护层58之后且在添加外层52之前通过SEM测量。

图5所示的另一个实施方案示出了本发明的成品刀片60，所述成品刀片具有基底(例如，所示的图1的基底11、或图3的基底31)，具有夹层62(优选地铬)、硬涂层(其可或可不包括掺杂剂)、和聚四氟乙烯外涂层66(例如，Krytox LW2120)。硬涂层诸如基于硼化铝镁的涂层描述于美国专利公布2013/0031794中，该专利公布转让给本发明的受让人，并且以引用方式并入本文。在图5中，外层66(其一般包括与上文图4所述的外层52相同类型的材料)直接沉积在硬涂层64上，因为在该实施方案中不存在保护层。

本发明的剃刀刀片的基底轮廓改善了刀片锋利度。刀片锋利度可通过测量与锋利度相关的切割力来量化。切割力可通过“单纤维切割”测试来测量，该测试通过测量每个刀片切断单根毛发所需的力来测量刀片的切割力。每个刀片的切割力均是通过测量每个刀片切断单根人的毛发所需的力来确定的。每个刀片切割毛发大于50次，并且在记录仪上测量每次切割的力。对照刀片群体常常用于间歇的切割，从而确定更可靠的切割力比较结果。被切割的毛发是完全水合的。切割速度为50毫米/秒。刀片末端与“皮肤平面”偏离100微米。相对于“皮肤平面”的刀片角度一般为约21.5度。相对于“皮肤平面”的毛发取向为90度。数据采集速率为180kHz。该类型的切割力测试方法描述于美国专利公布20110214493中，该专利公布转让给本发明的受让人，并且以引用方式并入本文。

对于直径接近100微米的毛发，本发明的成品刀片或涂覆的刀片(例如，刀片50或60)具有小于约40毫牛顿且优选地小于约35毫牛顿的切割力。本文认为这是相对锋利的刀片。

图6示出了本发明的一个另选实施方案，其具有刀片基底71、小平面72和74(带有上文结合图1-3所述的几何形状)、和位于基底的表面处或所述表面下面的氮化物区域76，所述氮化物区域由于氮化工序而形成。氮化工序可包括等离子体氮化以形成氮化物区域76。氮化物区域强化了靠近刀刃的基底，并且该额外强度尤其适用于本发明的刀片轮廓。如果需要，一个或多个层78可接合到氮化基底71。一个层78示出于图6中。层78可包含聚合物，其非常类似于上述外层52或外层66。一种类型的氮化方法描述于美国专利公布2010/0299931A1中，该专利公布转让给本发明的受让人，并且以引用方式并入本文。

应当了解，本文所公开的量纲和值不旨在严格限于所引用的精确数值。相反，除非另外指明，否则每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“40微米”的量纲旨在表示“约40微米”。

在发明详述中引用的所有文件都在相关部分中以引用方式并入本文中。对于任何文件的引用不应当解释为承认其是有关本发明的现有技术。此外，当本发明中术语的任何含义或定义与以引用方式并入的文件中相同术语的任何含义或定义矛盾时，应当服从在本发明中赋予该术语的含义或定义。

虽然已经举例说明和描述了本发明的具体实施方案，但对于本领域的技术人员来讲显而易见的是，在不脱离本发明实质和范围的情况下可作出各种其它改变和修改。因此，本文旨在在所附权利要求中涵盖属于本发明范围内的所有此类改变和修改。