CN117715736A - 皮肤处理片材和皮肤处理装置 - Google Patents

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CN117715736A CN202280029425.8A CN202280029425A CN117715736A CN 117715736 A CN117715736 A CN 117715736A CN 202280029425 A CN202280029425 A CN 202280029425A CN 117715736 A CN117715736 A CN 117715736A
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M·梅滕斯
R·格雷采
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A·肖瑞
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Abstract

本发明涉及一种皮肤处理片材(40)，该皮肤处理片材包括具有多个孔(430)的衬底(22)，其中孔具有第一内周边(431)和第二内周边(432)以及沿第一内周边的至少一部分的切割刃(4)。皮肤处理片材具有总切割长度和总孔面积，总切割长度为每个孔中的第一周边的包含切割刃的所有部分的总长度，其中总孔面积与总切割长度之比在0.08至2.0mm的预定义范围内。此外，本发明还涉及一种包括该皮肤处理片材的皮肤处理装置。

Description

皮肤处理片材和皮肤处理装置
本发明涉及一种皮肤处理片材，所述皮肤处理片材包括具有多个孔的衬底，其中所述孔具有第一内周边和第二内周边以及沿所述第一内周边的至少一部分的切割刃。所述皮肤处理片材具有总切割长度和总孔面积，所述总切割长度为每个孔中的第一周边的包含切割刃的所有部分的总长度，其中总孔面积与总切割长度之比在0.08至2.0mm的预定义范围内。此外，本发明还涉及一种包括该皮肤处理片材的皮肤处理装置。
传统湿剃剃刀使用线性钢刀片从皮肤上去除毛发，例如从DE 10 2004 052 068A1已知的。这些湿剃剃刀产生非常紧密的剃刮，其中在多刀片剃刀的情况下，毛发被切割至皮肤水平或低于皮肤水平。然而，将暴露的刀刃放置到皮肤上可能导致对皮肤的损伤，并且因此导致刺激，特别是如果皮肤凸起到刀片之间的间隙中的话。
在电动剃刮装置中，箔充当切割元件与皮肤之间的屏障。这些装置通常对皮肤更安全，但产生不太紧密的剃刮。
皮肤处理片材旨在通过将刀刃平行于皮肤放置和通过沿多个孔的内周边形成切割刃而减少皮肤凸起来进行紧密剃刮和无刺激剃刮，所述多个孔被皮肤支撑衬底包围。
先前已经公开了包括具有封闭切割刃的多个孔的皮肤处理片材。然而，它们中的大部分(例如US 5,604,983 A)是由薄金属片材形成的，由此该制造方法产生了多个封闭的切割刃，这些切割刃在处理片材的平面上方突出。在这种情况下，这些切割刃变得侵略性，并且导致对消费者的不良安全性和刺激。
此外，在由其它材料形成的皮肤处理片材的情况下，切割刃本身可能不具有足够的完整性以承受多次剃刮(US 7,124,511 B2和US 7,357,052 B2)。例如，已经观察到，由硅制成的切割刃是脆性的，并且即使将一层无定形氧化硅施加到该切割刃上，在使用过程中该刃的片也会折断或碎裂。对于由陶瓷材料制成的切割刃也进行了相同的观察，所述切割刃足够薄且锋利以切割毛发。
由使用包含多个封闭切割刃的皮肤处理片材得到的皮肤安全性和毛发去除效率由封闭切割刃(本文中称为孔)的尺寸、由衬底材料提供的皮肤支撑的量和处理片材的总体尺寸确定。
毛发去除效率由皮肤处理片材的总切割长度确定，所述总切割长度可以通过将处理片材上的所有孔的切割长度相加来确定。该总切割长度应该被最大化以增加切割效率。
剃刮的安全性由皮肤与皮肤处理片材的衬底之间的接触面积确定。为了安全的剃刮，皮肤与皮肤处理片材的衬底之间的接触面积应最大化。
然而，现有技术没有提供使总切割长度最大化和使皮肤与衬底之间的接触面积最大化的令人满意的折衷。在现有技术中，公开了具有多个封闭切割刃的皮肤处理片材中的切割孔的尺寸，然而现有技术没有公开如何充分地平衡对安全性和毛发去除效率的需要。在GB 2580088 A和DE 20 2019100 514U1的情况下，公开了封闭切割刃的尺寸，但是虽然在封闭切割刃的周边内形成的开口面积将提供安全的剃刮，但是开口面积太小而不允许毛发有效地喂送到孔中，因此导致差的切割效率。
为了确保安全剃刮，刀刃必须不对皮肤施加高压力。
这通常在使用线性钢刀片的剃刮装置中通过将刀片安装到弹簧上来实现，使得当刀片上的压力增加时刀片偏转远离使用者的皮肤。然而，这具有以下缺点：切割刃相对于皮肤的几何布置(例如，刀片斜面相对于皮肤接触表面的角度)在偏转期间远离最佳几何形状，从而导致较低效率的毛发切割。
当使用由薄金属形成的具有孔的皮肤处理片材时，皮肤上的压力的减小可以通过将处理片材嵌入可变形衬底中来实现，如EP 0 276 066 A1中所公开的，或者如US 4,984,365和WO1992/002342中所公开的皮肤处理片材能够在使用者将剃刮装置压靠在皮肤上时在整个表面上变形。然而，柔性金属处理片材的柔性改变了切割刃相对于皮肤的几何布置，从而导致较低效率的毛发切割，并且因此迄今为止没有柔性处理片材可用于毛发去除。
当使用柔性处理片材时，需要提供额外的刚性以避免剃刮期间的变形。如US 4,984,365中所公开的，这可以通过将支撑结构整合在装置组件中的皮肤处理片材周围来实现，以防止当使用者将剃刮装置压靠在皮肤上时处理片材的不期望弯曲。然而，这些额外的支撑部件增加了剃刮装置的复杂性，并且提供了碎屑可以聚集到其上的额外区域，并且导致装置更难以清洁。
因此，本发明的目的是提供一种皮肤处理片材，所述皮肤处理片材具有安全性与毛发去除效率之间的良好平衡。此外，皮肤处理片材必须提供良好的机械稳定性，即刚性，这允许装置的长耐久性。此外，一个目的是提供一种处理片材，所述处理片材是刚性的并且在使用中不变形，以在整个剃刮期间提供一致的刀片几何形状并且确保容易且有效地清洁该装置以去除剃刮碎屑。
该目的通过具有权利要求1的特征的皮肤处理片材以及权利要求17的皮肤处理装置来实现。另外的从属权利要求涉及本发明的优选实施方案。
本申请的权利要求书和说明书中的术语“包括”具有不排除其他部件的意思。在本发明的范围内，术语“由...组成”应该理解为术语“包括”的优选实施方案。如果定义组“包括”至少特定数目的部件，则这也应该理解为所公开的组优选“由”这些部件“组成”。
使用以下定义来描述本发明：
孔面积a1
皮肤处理片材的第一表面上的孔的面积a1被定义为由孔周边r1包围的开口面积。
总孔面积A1
处理片材包括数目n个孔，每个孔在第一表面上具有孔面积a1i(i＝1至n)。所有n个孔的所有孔面积a1i的总和得到了根据以下公式计算的总孔面积A1：
i＝1至n
孔切割长度l1
孔具有沿第一内周边的至少一部分的切割刃。皮肤处理片材的第一表面上的孔的切割长度l1i(i＝1至n)被定义为沿在孔内设置有切割刃的内周边r1的部分的长度。
总切割长度L1
皮肤处理片材包括数目n个孔，每个孔具有孔切割长度l1i。所有n个孔的所有切割长度l1i的总和得到了根据以下公式计算的总切割长度L1：
i＝1至n
总片材面积S
皮肤处理片材具有外处理片材周边R。由该外周边包围的面积是总片材面积S。
接触面积Ac
接触面积是与皮肤接触的皮肤处理片材的面积并由下式定义：
Ac＝S–A1
最近孔距离b1min
皮肤处理片材包括数目n个孔。对于每个孔i，可以找到最近相邻孔。可以绘制直线X’-”，其开始于位于第一孔的内周边上的任一点p’，并且结束于位于第二孔的内周边上的任一点p”。孔i和最近相邻孔之间的最短孔间隔b1i被定义为可以在这两个最近相邻孔之间以此类方式绘制的最短线X’-”的长度。所有最短孔间隔b1i的最小值被定义为b1min：
b1min＝min(b1i)fori＝1ton
衬底横截面积ax
沿线b1min穿过皮肤处理片材截取的竖直横截面表征由以下界定的面积ax：b1min、皮肤处理片材的第二表面上的对应最小孔距离b2min、以及将第一表面上的内周边与第二表面上的内周边连接的两个斜面。
透明度T
处理片材40的透明度T被定义为总孔面积A1除以总处理片材面积S之比。
边沿宽度W1
处理片材40包括数目n个孔430。边沿宽度W1是可以从外周边R至与外周边R相邻的任何孔的内周边r1在第一表面上测量的最短距离。
根据本发明，提供了一种皮肤处理片材，所述皮肤处理片材包括具有n多个孔的衬底，其中
所述片材具有第一表面和相对的第二表面，
所述孔具有在所述第一表面处的第一内周边以及在所述相对的第二表面处的第二内周边，
所述孔中的至少两个孔具有沿所述第一内周边的至少一部分的切割刃，
所述片材具有总切割长度L1，所述总切割长度为每个孔中的第一周边的包含切割刃的所有部分的总长度，
所述片材具有在所述第一表面上的总孔面积A1，并且
所述总孔面积A1与所述总切割刃长度L1之比A1:L1为0.08至2.0mm。
皮肤接触表面
皮肤接触表面是由皮肤处理片材的面向皮肤侧限定的连续表面，其具有接触面积Ac。
末端半径TR
在图11中，示出了可以如何确定切割刃的末端半径TR。通过首先绘制将切割刃1的第一斜面的横截面图像一分为二的线60来确定末端半径TR。在线60平分第一斜面的地方绘制点65。在距离点65 110nm处垂直于线60绘制第二条线61。在线61平分第一斜面的地方绘制另外两个点66和67。根据点65、66和67构建圆圈62。圆圈62的半径是切割刃的末端半径TR。根据图11确定末端半径的定义。
优选的是，n个孔的至少一半，更优选n个孔的80％，并且甚至更优选所有孔具有沿第一内周边的至少一部分的切割刃。
已经令人惊讶地发现，所选择的总孔面积A1与总切割长度L1之比允许安全性与毛发去除效率之间的良好平衡，即皮肤处理片材与皮肤之间的接触面积Ac(其中Ac＝S–A1)足够大以防止显著的皮肤凸出到孔中，同时总切割长度L1足够大以允许有效的切割。
优选的是，接触面积Ac(其为总片材面积S与总孔面积A1的差值)在以下范围内：50至600mm2，优选150至450mm2。
优选的是，相邻孔具有在以下范围内的第一表面上的最短距离b1min：0.1至3.5mm，优选0.2至2.0mm，更优选0.5至1.5mm，并且甚至更优选0.7至1.2mm。通过确保b1min的值处于该范围内，皮肤处理片材可以进行有效且安全的剃刮。
此外，已经发现，剃刮的安全性受到透明度T的影响。皮肤处理片材的实心衬底在使用期间与皮肤保持接触，并且防止过多的皮肤凸起到孔中。当皮肤处理片材的透明度T高时，皮肤不能被充分地支撑并且能够凸起到孔中，从而导致皮肤损伤和刺激。因此，片材的透明度T优选地在以下范围内：5至60％，更优选10至50％，并且甚至更优选15至30％。
已经发现，处理片材的总体尺寸对于控制是关键的，并且取决于待处理的皮肤区域的曲率和尺寸。总片材面积S优选地在以下范围内：100至800mm2，更优选200至600mm2，并且甚至更优选250至480mm2。
优选的是，总孔面积A1为10至400mm2，更优选20至200mm2，并且甚至更优选40至120mm2。
根据一个优选实施方案，总切割长度L1在以下范围内：20至600mm，更优选30至400mm，并且甚至更优选45至120mm。
根据一个优选实施方案，总孔面积A1与总切割长度L1之比A1:L1在以下范围内：0.2至1.0mm，更优选0.25至0.8mm，并且甚至更优选0.3至0.55mm。
优选的是，所述孔的孔面积a1在以下范围内：0.2mm2至25mm2，更优选1mm2至15mm2，并且甚至更优选2mm2至12mm2。
根据一个优选实施方案，皮肤处理片材具有在以下范围内的衬底横截面积ax：0.01至1mm2，优选0.03至0.55mm2，并且更优选0.1至0.3mm2。
优选的是，皮肤处理片材具有外周边R，所述外周边具有边沿宽度W1，该边沿宽度优选地在以下范围内：0.1至5.0mm，更优选0.5至3.0mm，并且甚至更优选1.0至2.0mm。
根据一个优选实施方案，第一表面处的第一内周边小于第二表面处的第二内周边。这允许改善碎屑(如毛发或死皮)的冲洗或清除。对于孔的圆形二维形状，这导致圆锥形三维孔，其不太容易被毛发或死皮堵塞孔。
皮肤处理片材优选地具有以下厚度：20至1000μm，更优选30至500μm，并且甚至更优选50至300μm。
衬底优选地具有5至200个孔，更优选10至120个孔，并且甚至更优选15至80个孔，这对应于数目n，即，n在以下范围内：优选5至200，更优选10至120，并且甚至更优选15至80。
根据皮肤处理片材的一个优选实施方案，衬底包括第一材料，更优选基本上由第一材料组成或由第一材料组成。
根据另一个优选实施方案，衬底包括第一材料和与第一材料相邻布置的第二材料。更优选地，衬底基本上由第一和第二材料组成或由第一和第二材料组成。第二材料可以至少在第一材料的区域中沉积为涂层，即第二材料可以是第一材料的包封涂层或者沉积在第一表面上的第一材料上的涂层。
为了最佳剃刮，必须具有刚性的刀片以经受剃刮期间的变形，以及坚固的刀刃以经受毛发切割中涉及的力。
常规钢刀片由薄条材料制成，以形成具有小角度的刀片斜面，以使切割毛发的力最小化。然而，这种刀片是非常柔韧的，并且必须通过添加作为刚性框架的刀片支撑件来提供刚性，薄刀刃安装到该刚性框架上。在没有这种支撑件的情况下，由薄金属条形成的常规钢刀片将不具有足够的刚性。这同样适用于如US 4,984,365和WO1992/002342中所公开的由薄金属片材制成的处理片材。
然而，使用薄金属切割刃具有需要复杂组装以确保刀片的刚性的缺点。
由诸如硅的材料形成的皮肤处理片材是足够刚性的并且使得能够更简单地组装。然而，具有小斜角以在低力下切割毛发的硅刀刃非常脆，并且刀刃将在切割毛发所需的力下断裂，因此迄今为止没有硅剃刀刀片或由硅制成的处理片材可用于毛发去除。
令人惊讶地发现，第一材料和第二材料的组合允许分别提供切割刀片和处理片材，其具有足够强以承受切割毛发所涉及的力的刀刃。
第一材料的材料通常不限于任何特定材料，只要可以将此材料斜切即可。
然而，根据另选的实施方案，皮肤处理片材仅包括第一材料或仅由第一材料组成，即未涂覆的第一材料。在这种情况下，第一材料优选是具有各向同性结构的材料，即在所有方向上具有相同的特性值。这种各向同性材料通常更适合成形，与成形技术无关。
第一材料优选地包含选自由以下项组成的组的材料或由该材料组成：
金属，优选钛、镍、铬、铌、钨、钽、钼、钒、铂、锗、铁和它们的合金，特别是钢，
陶瓷，所述陶瓷包含选自由以下项组成的组的至少一种元素：
碳、氮、硼、氧或它们的组合，优选碳化硅、氧化锆、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钽、AlTiN、TiCN、TiAlSiN、TiN和/
或TiB2，
玻璃陶瓷；优选含铝玻璃陶瓷，
由金属基质中的陶瓷材料制成的复合材料(金属陶瓷)，
硬质金属，优选烧结碳化物硬质金属，诸如与钴或镍结合的碳化钨或碳化钛，
硅或锗，优选地具有平行于第二面的晶面，晶片取向<100>、
<110>、<111>或<211>，
单晶材料，
玻璃或蓝宝石，
多晶或无定形硅或锗，
单晶或多晶金刚石、微晶、纳晶和/或超纳晶金刚石、类金刚石碳(DLC)、金刚碳和
它们的组合。
用于第一材料的钢优选选自由以下组成的组：1095、12C27、14C28N、154CM、3Cr13MoV、4034、40X10C2M、4116、420、440A、440B、440C、5160、5Cr15MoV、8Cr13MoV、95X18、9Cr18MoV、Acuto+、ATS-34、AUS-4、AUS-6(＝6A)、AUS-8(＝8A)、C75、CPM-10V、CPM-3V、CPM-D2、CPM-M4、CPM-S-30V、CPM-S-35VN、CPM-S-60V、CPM-154、Cronidur-30、CTS204P、CTS20CP、CTS 40CP、CTS B52、CTS B75P、CTS BD-1、CTS BD-30P、CTS XHP、D2、Elmax、GIN-1、H1、N690、N695、Niolox(1.4153)、Nitro-B、S70、SGPS、SK-5、Sleipner、T6MoV、VG-10、VG-2、X-15T.N.、X50CrMoV15、ZDP-189。
优选的是，所述第二材料包括选自由以下组成的组的材料或由所述材料组成
氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，优选氮化铝、氮化铬、氮化钛、氮化钛碳、氮化钛铝、立方氮化硼
硼铝镁
碳，优选金刚石、多晶金刚石、微晶金刚石、纳晶金刚石、类金刚石碳(DLC)，和
它们的组合。
此外，VDI指南2840中引用的所有材料都可以被选择作为第二材料。
第二材料优选地选自由以下项组成的组：TiB2、AlTiN、TiAlN、TiAlSiN、TiSiN、CrAl、CrAlN、AlCrN、CrN、TiN、TiCN和它们的组合。
特别优选使用纳晶金刚石的第二材料和/或纳晶和微晶金刚石的多层作为第二材料。相对于单晶金刚石，已经表明，与单晶金刚石的生产相比，纳晶金刚石的生产可以更加容易和经济地完成。此外，就其晶粒尺寸分布而言，纳晶金刚石层比微晶金刚石层更均匀，所述材料还表现出较小的内在应力。因此，切割刃的宏观变形不太可能发生。
优选的是，第二材料的厚度为0.15μm到20μm，优选2μm到15μm，并且更优选3μm到12μm。
优选的是，第二材料的弹性模量(杨氏模量)小于1200GPa，优选地小于900GPa，更优选地小于750GPa，并且甚至更优选地小于500GPa。由于低弹性模量，硬涂层变得更柔韧和更有弹性。杨氏模量根据如在以下中公开的方法确定：Markus Mohr等人“Youngs modulus,fracture strength,and Poisson's ratio of nanocrystalline diamond films”，J.Appl.Phys.116，124308(2014),特别是在段落III.B.Static measurement of Young'smodulus下。
第二材料的横向断裂应力σ0优选为至少1GPa，更优选至少2.5GPa，并且甚至更优选至少5GPa。
关于横向断裂应力σ0的定义，请参考以下参考文献：
R.Morrell等人，Int.Journal of Refractory Metals&Hard Materials，28(2010)，第508至515页；
R.Danzer等人，在以下文献中：由J.Kriegesmann,HvB Press,Ellerau出版的“Technische keramische Werkstoffe”，ISBN 978-3-938595-00-8，第6.2.3.1章“Der 4-Kugelversuch zur Ermittlung der biaxialen BiegefestigkeitWerkstoffe”。
因此，横向断裂应力σ0通过断裂试验的统计评估来测定，例如在根据上述文献细节的B3B载荷试验中。因此，它被定义为断裂概率为63％时的断裂应力。
由于第二材料的极高横向断裂应力，几乎完全抑制了单个微晶从硬涂层(特别是从切割刃)的分离。因此，即使长期使用，切割刀片也能保持其原有的锋利度。
第二材料的优选为至少20GPa。硬度通过纳米压痕法(Yeon-Gil Jung等人，J.Mater.Res.，第19卷，第10期，第3076页)测定。
第二材料的表面粗糙度RRMS优选地小于100nm，更优选地小于50nm，并且甚至更优选地小于20nm，该表面粗糙度根据以下公式计算得出：
A＝评估区域
Z(x,y)＝局部粗糙度分布
表面粗糙度RRMS根据DIN EN ISO 25178确定。上述表面粗糙度使得对生长的第二材料的额外机械抛光变得多余。
在一个优选实施方案中，第二材料的纳晶金刚石的平均晶粒尺寸d50为1至100nm，优选5至90nm，更优选7至30nm，并且甚至更优选10至20nm。平均晶粒尺寸d50是50％的第二材料由较小颗粒组成时的直径。平均粒径d50可以使用X射线衍射或透射电子显微镜和晶粒计数来确定。
根据一个优选实施方案，第一材料和/或第二材料至少在区域中涂覆有低摩擦材料，该低摩擦材料优选地选自由以下项组成的组：含氟聚合物材料如PTFE、聚对二甲苯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、石墨、类金刚石碳(DLC)和它们的组合。
此外，孔具有选自由以下项组成的组的形状：圆形、椭圆形、正方形、三角形、矩形、梯形、六边形、八边形或它们的组合。
孔面积a1i被定义为由周边包围的开口面积。孔面积a1i在以下范围内：优选0.2mm2至25mm2，更优选1mm2至15mm2，并且甚至更优选2mm2至12mm2。
切割刃理想地具有圆形构型，这提高了切割元件的稳定度。切割刃优选地具有以下末端半径TR：小于200nm，更优选小于100nm，并且甚至更优选小于50nm。
为了有效地切割毛发，切割刃的末端必须在毛发上施加高压力。
这在使用线性钢刀片的剃刮装置中通过如下方式实现：使刀片斜面相对于产品的皮肤接触表面以一定角度取向，从而产生突出超过皮肤接触表面并且在皮肤接触表面上方朝向使用者皮肤暴露的切割刃。这同样适用于如WO1992/002342中所公开的由薄金属形成的处理片材，其中刀刃相对于皮肤接触表面成角度并且突出超过皮肤接触表面并且在皮肤接触表面上方朝向使用者的皮肤暴露。然而，这种布置也会切割皮肤并导致皮肤刺激和不适，因此它不是安全的剃刮装置，因此迄今为止没有具有这些刀片布置的处理片材可用于毛发去除。
为了在皮肤上安全，刀片斜面的面向皮肤侧必须与装置的皮肤接触表面共面，即，刃必须不暴露于皮肤接触平面之上。此外，切割刃的末端必须尽可能靠近皮肤，即，其应当位于皮肤接触表面内，即，其应当与皮肤接触表面重合。然而，这降低了对毛发的末端压力并因此降低了切割效率，因此迄今没有可用的具有由金属材料(Leonard)制成的不突出刀刃的处理片材。
末端压力可以通过使刀片“更尖锐”(即，通过减小末端半径)来增加。这种处理片材可以例如用硅形成，然而硅是非常脆的并且锋利刃将在切割毛发所需的力的作用下断裂，并且因此迄今为止没有硅处理片材可供使用。
令人惊讶地发现，根据本发明提供了耐用的切割刃，其与皮肤接触表面共面并且具有小于200μm的小末端半径。
优选的是，末端半径TR与硬涂层的平均晶粒尺寸d50相关。因此，特别是如果在切割刃处的第二材料的末端半径TR与纳晶金刚石硬涂层的平均晶粒尺寸d50之比TR/d50为0.03至20，优选0.05至15，并且特别优选0.5至10，则是有利的。
此外，根据本发明，提供了一种皮肤处理装置，所述皮肤处理装置包括如上定义的皮肤处理片材。
下面的附图进一步说明了本发明，这些附图示出了根据本发明的具体实施方案。然而，这些具体实施方案不应被解释为以任何方式限制关于如权利要求书和说明书一般部分中描述的本发明。
图1a至图1b是根据本发明的皮肤处理片材的透视图
图2a至图2c是根据本发明的皮肤处理片材的第一表面的顶视图
图3是根据本发明的切割元件的第二表面的顶视图
图4a是根据本发明的另选皮肤处理片材的第一表面的顶视图
图4b是根据本发明的另一皮肤处理片材的第一表面的顶视图
图5是根据本发明的具有直斜面的两个切割孔的横截面图
图6是根据本发明的具有第一和第二材料的两个切割孔的横截面图
图7a至图7d示出了根据本发明的具有不同形状的另选切割孔的第二表面的顶视图
图8a至图8e示出了根据本发明的具有不同形状的另选处理片材的第二表面的顶视图
图9a至图9d示出了根据本发明的具有不同形状的另外处理片材的顶视图
图10是用于制造皮肤处理片材的过程的流程图
图11是切割刃的横截面图，示出了末端半径的确定
附图标记列表
4、4'、4”、4”' 切割刃
18 第一材料
19 第二材料
22 衬底
40 皮肤处理片材
41 第一表面
42 第二表面
60 二等分线
61 垂直线
62 圆圈
65 构造点
66 构造点
67 构造点
101 硅晶片
102 氮化硅层
103 光致抗蚀剂层
104 金刚石层
430、430'、430”、430”' 孔
431、431'、431”、431”' 第一表面处的内孔周边
432、432' 第二表面处的内周边
R 皮肤处理片材的外周边
S 片材面积
a1i、a1、a1'、a1” 孔面积
r1i、r1、r1'、r1” 内孔周边
X’-” 相邻孔之间的直线
p’ 第一孔处的直线的起点
p” 与第一孔相邻的第二孔处的直线的起点
W1 边沿宽度
l1i 孔的切割长度
L1 总切割长度
b1’-” 最短孔间隔
b1min 第一表面上的最小孔距离
b2min 第二表面上的最小孔距离
图1a以向第一表面41上看的透视图示出了本发明的处理片材40。处理片材40包括具有孔430的衬底22，所述孔具有外周边R。
图1b以向与第一表面41相对的第二表面42上看的透视图示出了本发明的处理片材40。处理片材40包括具有孔430的衬底22，所述孔具有外周边R。可以看出，切割刃沿位于第一表面41处的内周边431成形，从而产生圆形切割刃。第一表面41处的内周边431小于第二表面处的内周边432，结果是孔430的三维形状类似于远离第一表面渐缩的截锥。这种几何形状不太容易被毛发或死皮堵塞孔。
图2a描绘了皮肤处理片材40的第一表面41的顶视图，其具有外周边R。由该外周边R包围的面积是总片材面积S(图2a中未示出)。
皮肤处理片材40包括数目n个孔430、430'、430”等，每个孔在第一表面41上具有孔面积a1i(i＝1至n)。面积a1i被定义为由孔430、430'、430”等的孔周边r1i包围的开口面积。所有n个孔的所有孔面积a1i的总和得到了总孔面积A1。
i＝1至n
孔430具有沿第一内周边431的至少一部分的切割刃(图2a中未示出)。在处理片材40的第一表面41上的孔430的切割长度l1i(i＝1至n)被定义为沿在孔430内设置有切割刃的内周边431的部分的长度，该部分具有沿内周边r1i的长度。所有n个孔的所有切割长度l1i-的总和得到了总切割长度L1(图2a中未示出)。
i＝1至n
皮肤处理片材包括数目n个孔430、430'、430”等。对于每个孔，可以找到最近相邻孔。可以绘制直线X’-”，其开始于位于第一孔430'的内周边431'上的任一点p’，并且结束于位于第二孔430”的内周边431”上的任一点p”。孔i和最近相邻孔之间的最短孔间隔b1i被定义为可以在这两个最近相邻孔之间以此类方式绘制的最短线X’-”的长度。所有最短孔间隔b1i的最小值被定义为b1min：
b1min＝min(b1i)fori＝1ton
边沿宽度W1是可以从外周边R至与外周边R相邻的任何孔的内周边r1测量的最短距离。
图2b和图2c示出了与图2a中相同的处理片材40。图2b中的阴影区域表示由外周边R包围的片材面积S。图2c中的阴影区域表示由孔周边r1包围的孔面积a1。
图3是本发明的皮肤处理片材40的第二表面42的顶视图。具有第一表面41(不可见)和第二表面42的皮肤处理片材40包括具有孔430的第一材料18的衬底22，所述孔具有八边形形状。在第一表面41(不可见)处，衬底22具有孔，所述孔具有孔430的内周边431和孔面积a1(由阴影区域表示)。在该实施方案中，切割刃4、4'、4”、4”'仅在内周边431的部分中成形，即八边形的每个第二侧具有切割刃。
图4a示出了皮肤处理片材40的第一表面41的顶视图，所述皮肤处理片材包括数目n个孔430，每个孔具有在第一表面41上的孔面积a1i(i＝1至n)以及沿内周边431的一部分形成的切割刃4。
在处理片材40的第一表面41上的孔430的切割长度l1i(i＝1至n)被定义为沿在孔430内设置有切割刃的内周边431的部分的长度，该部分具有沿内周边r1i的切割刃4。所有n个孔的所有切割长度l1i-的总和得到了总切割长度L1。
i＝1至n
图4b示出了另选皮肤处理片材40的第一表面41的顶视图，所述皮肤处理片材40包括数目n个孔430、430'、430”、430”'，每个孔具有在第一表面41上的孔面积a1i(i＝1至n)。
皮肤处理片材包括数目n个复杂成形和随机取向的孔。对于每个孔，可以找到最近相邻孔。可以绘制直线X’-”，其开始于位于第一孔430'的内周边431'上的任一点p’，并且结束于位于第二孔430”的内周边431”上的任一点p”。孔i和最近相邻孔之间的最短孔间隔b1i被定义为可以在这两个最近相邻孔之间以此类方式绘制的最短线X’-”的长度。所有最短孔间隔b1i的最小值被定义为b1min：
b1min＝min(b1i)fori＝1ton
图5示出了皮肤处理片材40的与第一表面41的平面垂直的横截面。皮肤处理片材由衬底22形成并且包含多个孔430，其具有在第一表面41上的孔431的内周边。
第一表面41上的两个最近相邻孔430和430'之间的最短距离是b1i。第二表面42上的两个最近相邻孔430和430’之间的对应最短距离是b2i。表征处理片材40的最小孔距离b1min是可以在处理片材上的所有对相邻孔之间绘制的所有最短孔间隔b1min中的最小值。
沿线b1min(例如在图2a中示出)垂直于第一表面41的平面穿过处理片材40截取的竖直横截面表征了由以下界定的面积ax：b1min、处理片材40的第二表面42上的对应最小孔距离b2min、以及将第一表面41上的内周边431和431’分别连接到第二表面42上的内周边432和432’的两个斜面。
图6示出了皮肤处理片材40的横截面，该横截面垂直于第一表面41和第二表面42的平面并且沿线b1min截取，该线代表第一表面41上的两个最近相邻孔之间的最短孔间隔。皮肤处理片材由衬底22形成并且包含多个孔430，其具有在第一表面41上的孔431的内周边。衬底22包括第一材料18(例如硅)和第二材料19(例如金刚石层)，其中斜面和/或切割刃沿周边431并且在第二材料19中成形。
图7a至图7e示出了根据本发明的具有不同形状的另选切割孔的顶视图。孔可以是圆形(图7a)、正方形(图7b)、八边形(图7c)或六边形(图7d和图7e)或它们的组合。
图8a至图8e示出了根据本发明的皮肤处理片材的第一表面的顶视图，所述皮肤处理片材具有另选数目和布置的圆形孔。处理片材40的透明度T被定义为总孔面积A1除以总处理片材面积S之比。下表给出了以图8a至图8e所示的皮肤处理片材的百分比表示的透明度T。
图 透明度，T
图8a 21％
图8b 9％
图8c 28％
图8d 25％
图8e 25％
图9a至图9d示出了根据本发明的皮肤处理片材的顶视图，所述皮肤处理片材具有另选的几何形状，即不同的孔形状。
在图10中，示出了本发明过程的流程图。在第一步骤1中，通过PE-CVD或热处理(低压CVD)用氮化硅(Si3N4)层102涂覆硅晶片101作为硅的保护层。必须仔细选择层厚度和沉积程序，以保证足够的化学稳定性来承受随后的蚀刻步骤。在步骤2中，将光致抗蚀剂103沉积在Si3N4涂覆的衬底上，随后通过光刻进行图案化。然后，使用图案化的光致抗蚀剂作为掩模，通过例如CF4等离子体反应离子蚀刻(RIE)来构造(Si3N4)层。在图案化之后，在步骤3中通过有机溶剂剥离光致抗蚀剂103。剩余的图案化Si3N4层102用作硅晶片101的后续预结构化步骤4的掩模，例如通过在KOH中的各向异性湿法化学蚀刻。当第二表面42上的结构已经达到预定深度并且保留连续的硅第一表面41时，蚀刻工艺结束。其他湿法和干法化学工艺可能是合适的，例如在HF/HNO3溶液中的各向同性湿法化学蚀刻或含氟等离子体的应用。在接下来的步骤5中，通过例如氢氟酸(HF)或氟等离子体处理去除剩余的Si3N4。在步骤6中，预结构化的Si衬底被涂覆大约10μm薄的金刚石层104，例如纳米金刚石。金刚石层104可以沉积在硅晶片101的预结构化的第二表面42和连续的第一表面41上(如步骤6所示)，或者仅沉积在硅晶片的连续的第一表面41上(此处未示出)。在双面涂覆的情况下，结构化的第二表面42上的金刚石层104必须在切割刀片的后续刀刃形成步骤9到步骤11之前的另一步骤7中被去除。例如通过使用Ar/O2等离子体(例如RIE或ICP模式)来执行金刚石层104的选择性去除，这显示了对硅衬底的高选择性。在步骤8中，硅晶片101被减薄，使得金刚石层104在没有衬底材料的情况下部分自立，并且在剩余区域中实现期望的衬底厚度。此步骤可以通过在KOH或HF/HNO3蚀刻剂中的湿法化学蚀刻来执行，或者优选通过在RIE或ICP模式下在包含CF4、SF6或CHF3的等离子体中的等离子体蚀刻来执行。将O2添加到等离子体工艺将产生金刚石膜的切割刃形成(如步骤9所示)。例如在DE 198 59 905A1中公开了工艺细节。
在图11中，示出了可以如何确定切割刃的末端半径TR。通过首先绘制将切割刃1的第一斜面的横截面图像一分为二的线60来确定末端半径TR。在线60平分第一斜面的地方绘制点65。在距离点65 110nm处垂直于线60绘制第二条线61。在线61平分第一斜面的地方绘制另外两个点66和67。然后根据点65、66和67构建圆圈62。圆圈62的半径是切割刃的末端半径TR。

Claims (19)

1.一种皮肤处理片材(40)，包括具有多个孔(430、430′、430″等)的衬底(22)，其中
所述片材(40)具有第一表面(41)和相对的第二表面(42)，所述孔具有在所述第一表面(41)处的第一内周边(431、431′、431″等)以及在所述相对的第二表面(42)处的第二内周边(432、432′、432″等)，
所述孔(430、430′、430″等)中的至少两个孔具有沿所述第一内周边(431、431′、431″等)的至少一部分的切割刃(4)，
所述片材(40)具有总切割长度L1，所述总切割长度为每个孔中的第一周边的包含切割刃的所有部分的总长度，
所述片材(40)具有在所述第一表面上的总孔面积A1，并且所述总孔面积A1与所述总切割刃长度L1之比A1：L1为0.08至2.0mm。
2.根据权利要求1所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述最近相邻孔具有在以下范围内的最短距离b1min：0.1至3.5mm，优选0.2至2.0mm，更优选0.5至1.5mm，并且甚至更优选0.7至1.2mm。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述孔(430、430′、430″等)的孔面积a1在以下范围内：0.2mm2至25mm2，更优选1mm2至15mm2，并且甚至更优选2mm2至12mm2。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述总孔面积A1与所述总切割刃长度L1之比A1：L1在以下范围内：0.2至1.0mm，更优选0.25至0.8mm，并且甚至更优选0.3至0.55mm。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，总片材面积S在以下范围内：100至800mm2，优选200至600mm2，并且更优选250至480mm2。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述总孔面积A1在以下范围内：10至400mm2，优选20至200mm2，并且更优选40至120mm2。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述总切割长度L1在以下范围内：20至600mm，优选30至400mm，并且更优选45至120mm。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述皮肤处理片材(40)的透明度T在以下范围内：5至60％，优选10至50％，并且更优选15至30％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述皮肤处理片材(40)具有在以下范围内的衬底横截面积ax：0.01至1mm2，优选0.03至0.55mm2，并且更优选0.1至0.3mm2。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述皮肤处理片材(40)具有外周边R，所述外周边具有边沿宽度W1，其中所述边沿宽度W1优选在以下范围内：0.1至5.0mm，优选0.5至3.0mm，并且更优选1.0至2.0mm。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述第一内周边(431、431'、432”等)小于所述第二内周边(432、432'、432”等)。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述皮肤处理片材具有以下厚度：20至1000μm，优选30至500μm，更优选50至300μm。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述衬底具有以下数目n个孔：5至200个孔，优选10至120个孔，并且更优选15至80个孔。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述切割刃具有以下末端半径TR：1至200nm，优选10至100nm，并且更优选20至50nm。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述衬底(22)包括以下项或由以下项组成：第一材料(18)，或者第一材料(18)和与所述第一材料(18)相邻的第二材料(19)。
16.根据权利要求15所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述第一材料(18)包括以下项或由以下项组成：
金属，优选钛、镍、铬、铌、钨、钽、钼、钒、铂、锗、铁和它们的合金，特别是钢，
陶瓷，所述陶瓷包含选自由以下项组成的组的至少一种元素：碳、氮、硼、氧或它们的组合，优选碳化硅、氧化锆、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钽、TiAIN、TiCN和/或TiB2，
玻璃陶瓷；优选含铝玻璃陶瓷，
由金属基质中的陶瓷材料制成的复合材料(金属陶瓷)，
硬质金属，优选烧结碳化物硬质金属，诸如与钴或镍结合的碳化钨或碳化钛，
·硅或锗，优选地具有平行于第二面(2)的晶面，晶片取向<100>、<110>、<111>或<211>，
单晶材料，
玻璃或蓝宝石，
多晶或无定形硅或锗，
单晶或多晶金刚石、类金刚石碳(DLC)、金刚碳和
它们的组合。
17.根据权利要求15或16所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述第二材料(19)包括选自由以下项组成的组的材料或由所述材料组成：
氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，优选氮化铝、氮化铬、氮化钛、氮化钛碳、氮化钛铝、立方氮化硼
硼铝镁
碳，优选金刚石、纳晶金刚石、微晶金刚石、多晶金刚石、单晶金刚石、类金刚石碳(DLC)、类四面体无定形碳，和
它们的组合。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的皮肤处理片材，
其特征在于，所述孔具有选自由以下项组成的组的形状：圆形、椭圆形、正方形、三角形、矩形、梯形、六边形、八边形或它们的组合。
19.一种皮肤处理装置，包括根据权利要求1至18中任一项所述的至少一个皮肤处理片材。
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