专利名称：处理剃须刀刃的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备剃刀刃的改进方法，该方法为将一种含水多氟烃分散体涂覆于该刀刃上并随之加热该多氟烃。本发明的方法提供了良好的调聚物粘合性和刀片的耐磨性，还避免了使用对环境有害的溶剂。
未涂覆的剃刀尽管很锐利，但不能用于无不舒服和无疼痛感的干法剃须，且在实际使用中它必须用如水和/或剃须脂或肥皂的胡须软化剂来剃须。用未涂覆刀片刮胡须所产生的疼痛和刺激归咎于用刮刀刮未软化的胡须时所需的刮力太大，该力从与毛发的毛囊相邻的皮肤传到神经，且众所周知，由刮净毛发而引起的刺激在刮完后可持续一段相当长的时间。为克服这些缺点发展了刀刃涂覆技术。
公开于1960年5月24日的Granahan等人的美国专利US2，937，976描述了一种“涂覆”的刀片，它提供了一种对于刮胡须时所需力的减轻作用。其涂覆材料包括一种含有有机硅的聚合物，该聚合物部分地固化成一种凝胶，使其保持粘结于该刀刃上。虽然这种涂覆的刀片获得了可观的商业上的成功，但是其涂层不能保持长久，且会相当快地就磨损掉。
公开于1963年1月8日的Fischbein的美国专利US 3，071，856描述了涂覆碳氟化合物的刀片，特别是涂覆聚四氟乙烯的刀片。该刀片可以通过(1)将刀刃放置于靠近碳氟化合物的供料处并随之加热该刀片，(2)将一种碳氟化合物分散体喷涂到刀片上，(3)将刀片浸渍到一种碳氟化合物分散体中，或(4)用电泳法来涂覆。实例2表述了一种刀片，该刀片是用一种水胶态分散体浸渍涂覆的，其中该分散体含有25%(重量比)细粒固体的四氟乙烯聚合物(DuPont's Teflon Clear Finish)。然后熔结该所得的刀片。
发表于1970年6月30日的Fischbein的美国专利US3，518，110公开了一种用于涂覆安全剃刀片的改进的固体碳氟调聚物。该固体碳氟调聚物的熔点在310℃至332℃之间，且在350℃处具有每10分钟0.005至600克的熔体流动率。其分子量估计为在25，000至500，000之间。将碳氟聚合物破碎成0.1至1微米的颗粒效果最佳。实例2公开了一种0.5%聚四氟乙烯、PTFE、(杂质0.44%氯和0.06%氢)、和0.5%TritonX-100湿润剂的水分散体。该分散体用静电喷涂喷至不锈钢刀片上。实例8表述了四氟乙烯的聚合作用是用作为调聚物的甲醇和作为催化剂的过硫酸铵在一种水分散体中来完成的。
发表于1972年4月25日的Fish等人的美国专利US3，658，742公开了一种含有TritonX-100湿润剂的水聚四氟乙烯(PTFE)分散体，其用静电喷涂法喷至刀刃上。该水分散体是通过在商标为Vydax的PTFE分散体中的氟里昂溶剂(PTFE+Freon溶剂，由E.I.DuPont、Wilmington、Delaware提供)与异丙醇交换，然后用水与该异丙醇交换来制备的。实例1公开了一种含有0.4%PTFE和0.1%TritonX-100湿润剂的水PTFE分散体。
发表于1973年10月16日的Dillon的美国专利US3，766，031，在此列为参考文献，其中指出对于熔结或未熔结的聚四氟乙烯应用一定精确剂量的电离辐射，以提供这种材料能成为粉碎微粒而无有害的热付作用，且所生成的颗粒可在各种介质中易于分散。这种颗粒具有与聚四氟乙烯树脂相关的极低的摩擦系数。按照本发明的方法电离辐射的剂量处于约5至约25兆拉德(megarads)范围之内，且最好是维持在约10至25兆拉德之间。
1980年3月6日的欧洲专利申请No.0，017，349公开了熔结的聚四氟乙烯能通过电子或亚原子微粒在具有氧或空气存在的条件下的辐照，且同时或随之加热使温度处在低于该材料的熔点的条件下的结合作用被不破坏结构地破碎以致于粉碎成一种平均粒度小于10微米的粉末。辐射、加热和处于某温度条件下时间的有效和经济的优选范围是对于至少约1个半小时约为50-150Mrads、150°F至600°F，其中取决于所要求的平均粒度和粉末的熔流特性以及该粉末可接受的产量。
在刀片涂覆工艺中以前试图使用的水多氟烃分散体产生无法接受的粘性或需要无法接受的大力来刮胡须。而且，该多氟烃涂层由于所需力的显著增加的原因使其磨损太快，以致于不能连续刮胡须。
本发明的一个目的是要提供一种有益于环境的用多氟烃特别是聚四氟乙烯涂覆剃刀刃的方法。特别是，本发明的一个目的是从刀片涂覆工艺中除去氯氟烃溶剂和挥发性有机溶剂。
本发明的另一个目的是提供一种剃刀刃，它具有与涂有氯氟烃分散体刀片基本相同的刮削和耐磨特性。
这些和其它目的对于本领域技术人员从下述中将会清楚地看出。
本发明涉及一种在剃刀刃上形成多氟烃涂层的改进方法，其中该步骤包括使具有分子量至少为约1，000，000的碳氟聚合物粉末在电离辐射的作用下其平均分子量减少成约700至约700，000;在一种水溶液中分散该被辐射的碳氟聚合物;用该分散体涂覆所述的剃刀刃，以及加热该所获得的涂层使其熔结、部分地熔结或烧结该碳氟聚合物。
除非另外指出，本文所述的所有百分比和比率均是以重量为基础。
本文所用的“剃刀刃”一词包括剃刀的刃口和刀片的侧面。申请人认为以本文所述的方式可涂覆整个刀片;然而本发明认为没有必要进行这种形式的封套式的涂覆。
另外，本文所使用的“电离辐射”或“辐照”一词指的是X射线、β射线、γ射线、电子或正电子的辐射。优选的是γ射线辐射。
以前已提出过各种方法来制备和使用碳氟聚合物的水分散体对于剃刀刃进行涂覆。所有这些方法制备的刀片总是在剃须的效果上迅速地降低。申请人惊奇地发现，当使用辐照过的碳氟聚合物，特别是辐照过的聚四氟乙烯，则该刀片与现有技术的水溶液系统相比较在长效方面表现出显著的提高。以本发明制备的刀片在剃用水软化的胡须时仅需要很小的力。当用同一个刀片连续剃须几次时均保持使用这种减小的力。
按照本发明，用一种辐照过的碳氟聚合物来制备水分散体。优选的未辐照过的碳氟聚合物(即原料)是指含有包括以-CF2-CF2-基团为主的碳原子链的那一类，例如四氟乙烯聚合物，其中包括如含少量(如小于5%重量比)六氟丙烷的共聚物。这些聚合物在该碳链的端部具有端基，它可以采用已知的制备方法使该聚合物在性质上进行变化。这类聚合物通常的端基有-H、-COOH、-Cl、-CCl3、CFClCF2Cl、-CH2OH、-CH3等等。然而该优选的聚合物的准确分子量和分子量的分布不能确切地知道，但相信它们所具有的分子量大于1，000，000。优选的含氯聚合物含有氯为0.15至0.45%(重量比)(该氯处于端基上)。也可以使用两种或多种碳氟聚合物的混合物，只要所提供的混合物具有上述的熔结和熔流率特性即可，既使构成该混合物中的单个聚合物不具有这些特性也行。最好的原料是聚四氟乙烯。
按照本发明，提供一种在剃刀刃上形成多氟烃涂层的方法，它包括将上述在干粉形式下具有分子量至少为1，000，000的碳氟聚合物原料进行电离辐射处理，使得该聚合物的平均分子量减少成为约700至700，000，较好地成为约700至约51，000，最好成为约700至约25，000，在一种水介质中形成一种该辐照过的聚合物的分散体，将该分散体喷到剃刀片的刃口上，且加热所获得的涂层，从而使该聚合物粘结在刀刃上。
加热该涂层是要使该聚合物粘结于该刀片上。该加热操作能形成一烧结的、部分熔结的或熔结的涂层。优选的部分熔结或完全熔结的涂层是使得该涂层更广泛地扩散和覆盖在该刀片上。对于熔结、部分地熔结和烧结的更详细的讨论请参见McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology，第12卷，第5版，437页(1902)，在此将其作为参考文献列出。
优选的辐射剂量是20至80兆拉德，且最好是采用Co60源的γ射线进行电离辐射。优选的多氟烃是聚四氟乙烯，且最好是通过辐照作用来获得具有平均分子量为约25，000的一种调聚物。
为了形成喷于刀刃上的分散体，该辐照过的多氟烃应具有很细的粒度，最好平均粒度不大于约100微米。通常可购到的粉末多氟烃原料是比这个要求要粗的原料，它可以在辐照步骤之前或之后将其研磨到所要求的这个粒度。最好是在辐照之后进行研磨。一般，在分散体中的多氟烃的含量是约0.5%至约2.0%(重量比)，最好是约0.7%至约1.0%(重量比)。
在一个优选的实施方案中，其粒度范围是约2μm至约8μm。对于这些颗粒需要一种湿润剂。通常，在本发明中所使用的湿润剂可以从可获得的用作水的、聚合的分散体的各种表面活性材料中来选择。这些湿润剂包括二烷基硫代琥珀酸的烷基金属盐、高脂肪酸的皂类、脂肪族胺、脂肪酸的脱水山梨醇单和双酯以及它们的聚氧化烯醚的衍生物、烷芳基磺酸盐的烷基金属盐、聚烯化醚1，2-亚乙基二醇和所述1，2-亚乙基二醇的单和双脂肪酸酯。本发明所使用的优选湿润剂是非离子的，更具体地说是烷代苯基聚烯化醚醇，如由Union Carbide售出的Triton X-100和Triton X-114、由Rhone-Poulenc售出的Ipegal CO-610和由Union Carbide Company售出的Tergitol12P12。使用含有12个环氧乙烷基的十二烷基苯基聚乙烯醚醇的Tergitol12P12已获得特别有效的结果。通常可以变化其湿润剂的用量。一般使用湿润剂的量相等至少碳氟聚合物重量的约1%，最好是碳氟聚合物重量的至少约3%。在优选的实施方案中，该湿润剂的用量范围是该聚合物重量的约3%至约50%，然而期望使用较低含量的湿润剂。在使用范围是约3%至约6%之间时可获得特别良好的结果。
非离子表面活性剂常常以它们的HLB(亲水-亲油平衡)数来表征。对于简单的脂肪醇乙氧基化物，其HLB数可以用HLB＝E/5来计算，其中E是在该分子中环氧乙烷的重量百分比。
基本上，在本发明中能使用的任何湿润剂其亲水-亲油平衡数为约12.4至约18，最好是约13.5至约18.0。对于HLB数的进一步讨论请参见Krik-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第22卷，360-362页，在此将其作为参考文献列出。
该分散体可以用任何合适的方式使其涂于刀刃上，从而获得尽可能均匀的涂层，如用浸渍法或喷涂法;对于涂覆该刀刃特别优选的是喷雾法，在这种情况下，为了增加沉积的效率，最好使用一静电场与其喷雾器相联系。对于这种静电喷涂技术的进一步讨论请参见于1973年1月30日发表的Fish的美国专利US3，713，873，在此将其列为参考文献。为了易于喷涂，最好预热分散体，其预热的程度取决于该分散体的性质。最好也将该刀片预热到接近其挥发性液体沸点的一个温度处。
无论怎样，在刀片的刃上已沉积有聚合物颗粒的刀片必须被加热到一升高的温度处，从而在该刀刃上形成一粘结的涂层。持续加热的时间长度可以相差很大，从短至几秒钟到长至几小时，这取决于该所用特定聚合物的特性、该刀刃的性质、该刀片被加热至所需温度的速率、其所处于的温度、以及加热刀片时所处的气氛性质。尽管刀片可以在空气中加热，但最好是在一种惰性气氛(如氦、氮等)、或在一种还原气氛(如氢)、或在这些气体的混合物、或在真空中将其加热。该加热必须足以使聚合物的各个颗粒至少形成烧结。最好是该加热必须足以使该聚合物扩散成为一事实上具有适当厚度的连续膜，并使其成为牢固地粘结于刀刃上的材料。
显然必须调整该加热条件，即最高温度、时间长度、等等，以避免该聚合物事实上的分解和/或刀刃金属的过分退火。最好该温度应不超过430℃。
下列特定的实例说明了本发明的性质。用下列各实例的刀片所获得的第一次剃须质量等于用现在可购得的一种氯氟烃溶剂制备的涂有碳氟聚合物的刀片所具有的质量;并且用各个特定实例的刀片重复剃须使用时其质量的降低要小于用现有技术已知的一种水溶剂制备的涂有碳氟聚合物的刀片时其质量的降低。
实例1将平均分子量约为3百万的聚四氟乙烯进行γ射线辐照处理，其中所接受的剂量是25兆拉德，且其平均分子量为约25，000，这里所得到的计算按Sewa等人在J.App.Polyme Science，173258(1973)中所述方法来进行，在此将其列为参考文献。
实例2在50℃水中制备一种含有1%(重量比)从实例1中获得的辐照过的材料，该材料已研磨成约2μm至约8μm的粒度，和含有0.03%商标为Triton X-100的湿润剂(Union Carbide)的分散体，并用一搅拌器使其均匀。然后，将该分散体用静电喷涂法喷涂到不锈钢剃刀刃上。干燥之后，在氮气氛中加热该刀刃上的涂层至650°F保持35分钟。这样处理过的刀片与用市售的未辐照过的在三氯三氟乙烷溶剂中扩散的调聚物以同样方式已处理过的类似刀片相比具有相同的性能和同样的涂覆层寿命。
实例3制备一种含有0.7%(重量比)的实例1的已辐照材料，50℃水和0.05%商标为Brij58的湿润剂(ICI Americas)的分散体，且用一搅拌器使其均匀。然后将该分散体用静电喷涂法喷涂到不锈钢刀刃上。干燥之后，在氮气氛中在650°F温度下将在该刀刃上的涂层烧结35分钟。这样处理的刀片与用市售的、未辐照过的在异丙醇或三氯三氟乙烷中的调聚物以相同的方式已处理过的类似刀片相比具有同样的刀片性能和相同的涂层寿命。
权利要求
1.一种在剃须刀刃上形成多氟烃涂层的方法，其中步骤包括(a)将一种具有平均分子量至少为约1，000，000g/mol的碳氟聚合物粉末进行电离辐射的处理，使其平均分子量减少为约700至约700，000；(b)在一种水溶液中分散该已辐照过的碳氟聚合物；(c)用该分散体涂覆于所述剃须刀的刃口上；和(d)加热该涂层使该碳氟聚合物足以粘结于该刀片刃上。
2.按照权利要求1的方法，其中步骤(d)的加热是使该聚合物充分地熔结、部分地熔结或烧结。
3.按照权利要求2的方法，其中步骤(d)的加热是使该聚合物充分地熔结或部分地熔结。
4.按照权利要求3的方法，其中步骤(a)的该碳氟聚合物是通过所述的电离辐射使平均分子量减少成为约700到51，000g/mol。
5.按照权利要求4的方法，其中电离辐射剂量为约20至约80兆拉德。
6.按照权利要求5的方法，其中该碳氟化合物是以干粉的形式被辐照的。
7.按照权利要求6的方法，其中步骤(b)的该已辐照过的碳氟化合物所具有的平均粒度不大于约100微米。
8.按照权利要求7的方法，其中在步骤(b)的水溶液中分散碳氟化合物的量为约0.5%至约2.0%(重量比)。
9.按照权利要求8的方法，其中在步骤(b)的水溶液中分散碳氟化合物的量为约0.7%至约1.0%重量比。
10.按照权利要求9的方法，其中步骤(b)的该水溶液进一步包括一有效量的一种湿润剂。
11.按照权利要求10的方法，其中该湿润剂所具有的亲水-亲油平衡数为约12.4至约18。
12.按照权利要求11的方法，其中该碳氟聚合物是聚四氟乙烯。
13.按照权利要求12的方法，其中该已辐照过的聚四氟乙烯所具有的分子量为约25，000，其中该亲水-亲油平衡数处于约13.5至18之间，以及其中该粒度为约2μm至约8μm。
14.按照权利要求13的方法，其中该剃须刀片刃口的涂层是通过一种静电喷涂技术来制备的。
15.按照权利要求10的方法，其中该湿润剂的用量至少等于该碳氟聚合物重量的约5%，且该湿润剂选自包括由二烷基硫代琥珀酸的烷基金属盐、高脂肪酸的皂类、脂肪族胺、脂肪酸的脱水山梨醇单和双酯以及它们的聚氧化烯醚衍生物、烷芳基磺酸盐的烷基金属盐、聚烯化醚1，2-亚乙基二醇以及所述1，2-亚乙基二醇的单和双脂肪酸酯所构成的组。
16.按照权利要求15的方法，其中该碳氟聚合物是聚四氟乙烯。
17.按照权利要求16的方法，其中该已辐照过的聚四氟乙烯具有约25，000的分子量，且其中该粒度为约2μm至约8μm。
18.一种涂有多氟烃剃须刀的刀刃，它由以下步骤制备(a)将一种具有至少约1，000，000分子量的碳氟聚合物粉末进行电离辐射处理，使其平均分子量减少成为约700至约51，000;(b)在一种水溶液中分散该已辐照过的碳氟聚合物;(c)用该分散体涂覆于所述的剃须刀片的刃口上;和(d)加热该涂层使得该碳氟聚合物充分地粘结于该刀片刃上。
19.按照权利要求18的涂有多氟烃的剃须刀片的刀刃，其中步骤(d)的加热是使该聚合物充分地熔结、部分地熔结、或烧结。
20.按照权利要求19的涂有多氟烃的剃须刀片的刀刃，其中步骤(d)的加热是使该聚合物充分地熔结、或部分地熔结。
21.按照权利要求20的涂有多氟烃的剃须刀片的刀刃，其中电离辐射剂量为约20至约80兆拉德。
22.按照权利要求20的涂有多氟烃的剃须刀片的刀刃，其中在步骤(b)的水溶液中分散的碳氟化合物的量是约0.5%至约2.0%重量比，且其中步骤(b)的该水溶液进一步包括一有效量的一种湿润剂。
23.按照权利要求21的涂有多氟烃的剃须刀片的刀刃，其中多氟烃是聚四氟乙烯。
全文摘要
本发明涉及一种在剃须刀片的刀刃上形成一多氟烃涂层的改进方法，其中步骤包括将具有分子量至少为约1,000,000的一种碳氟聚合物进行电离辐射处理，使其平均分子量减少成为约700至约700,000；在一种水溶液中分散该已辐照过的碳氟聚合物；用该分散体涂覆于所述剃须刀片的刀刃上；以及加热所获得的涂层，使该碳氟聚合物熔结、部分地熔结或烧结。
文档编号C09D127/12GK1079932SQ93105740
公开日1993年12月29日 申请日期1993年4月17日 优先权日1992年4月17日
发明者H·M·特兰凯沐 申请人:吉莱特公司