DE1926308A1 - Rasierklinge - Google Patents

Description

TO1O.-PHYS. ROBEBT MÜNSHUBB*

wmmuitnn. ·

16. Hat 1969

A 189/19069

SANDVIKENS JERNVERKS AKTIEBOLAG Sandviken / Schweden

Rasierklinge

Die Erfindung betrifft Rasierklingen und insbesondere verbesserte Rasierklingen, die besonders leicht zu» Schärfen sind, mechanische Eigenschaften haben, die mit denjenigen der besten Klingen aus Kohlenstoffstahl vergleichbar sind und die, obwohl sie weniger Chrom als die teuereren Klingen aus korrosionsbeständigem Stahl enthalten, eine vergleichbare Nutzungsdauer haben« Ausserdem haben die erfindungsgemässen Klingen eine beträchtlich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Erreichen bei erhöhten Temperaturen, was sie besonders vorteilhaft »it Polyaerüberiügen» beiiplilsweise in For» von FluorkoMenstoffen, macht, welch· bekanntlich auf die Klingenkanten bei verhältnismissig hohen Te»ptraturtn aufgesintert werden müssen« Die erfindungsf#»ä««#n Rasierklingen haben daher eine Schneidkantenhärte, die 700 Vickers (Last 3 kg)

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(VPN 700) übersteigt und z.B. 740 bis 760 Vickers beträgt, nachdem sie auf 400⁰C angelassen worden sind. Die Klingen werden aus Stählen hergestellt, die aus 0,7 bis 1,4 I Kohlenstoff, 2-71 Chrom, 0,7 bis 2 % Silicium, 0 bis 1 I Hangan, Rest im wesentlichen Eisen, bestehen.

Gewöhnlich werden Rasierklingen aus Stahlblech mit einer Dicke von etwa 0,075 bis etwa 0,375 mm hergestellt. Die Schneidkanten sind im aligemeinen keilförmig mit eingeschlossenen Winkeln zwischen etwa 14 bis 35°. Die bevorzugten Klingen haben normalerweise Keilwinkel zwischen etwa 18 bis 26°. Die Flächen der Seiten der Schneidkanten erstrecken sich von der Endkante um einen Betrag von bis 2,5 mm oder mehr zurtick und können eine Facette oder mehrere Facetten je nach der Zahl der Schleifund Honbehandlungen, de bei ihrem Formen angewendet werden, aufweisen. Die Endfacette, d.h. die Facette unmittelbar benachbart der Endkante kann eine Breite von nur 0,0075 mm oder sogar weniger im Vergleich zum Durchmesser eines Barthaares haben, der im Durchschnitt etwa 0,010 bis 0,127 mm beträgt, während die Dicke der Endkante selbst gewöhnlich geringer als 6000 Angström-Einheiten und vorzugsweise weniger als 2500 Angström-Binheiten ist·Infolge dieser Dünnheit ist die Endkante ausserordentlich empfindlich gegen Beschädigungen durch mechanischen Bruch und Korrosion. Obwohl bei korrosionsbeständigen Stählen das Unbrauchbarwerden infolge Korrosion verringert ist, sind ihre mechanischen Eigenschaften und insbesondere ihre Härten im allgemeinen nicht so gut wie bei den Kohlenstoff stählen und ohne überzöge können sie gewöhnlich den Rasiereigenschaften einer Kohlenstoffstahlklinge nicht gleichkommen«

In den vergangenen Jahren wurden die R«fiereigenschaft en von Rasierklingen dadurch wesentlich verbessert, daß auf die Schneidkante Polvmerüberzüge aufgebracht wurden_f beispielsweise die in des USA-Patent 3.071.856 beschriebenen Fluor· kohlensteffe. Zu» Aufbringen solcher J»lu*tkol|l»ne to ff Überzüge ^:

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und insbesondere von Polymeren und Telomeren von höhere» Molekulargewicht auf Klingenkanten müssen die Oberzüge bei erhöhten Temperaturen von z.B. 228⁰C bis 426⁰C gesintert werden. Solche Temperaturen haben eine Erweichungswirkung sowohl auf Kohlenstoffstähle als auch auf korrosionsbeständige Stähle« welche ihre Rasiereigenschaften nachteilig beeinflußt. Die korrosionsbeständigen Stähle können den Sintertempertturen besser als die Kohlenstoffstähle standhalten, so daß die meisten Anwendungen solcher Oberzüge auf die erster«η vorgenommen wurden« Obwohl die korrosionsbeständigen Stähle den Sinterterapertturen besser »tandhalten können, halten es die meisten Hersteller immer noch für notwendig» zu Maßnahmen wie Vergrösserung des Klingenwinkeis« z.B. auf mehr als 26°, Zuflucht zu nehmen« um einen Ausgleich für die Erweichungswirkung zu schaffen und die Kante mit ausreichender Festigkeit auszustatten. Trotz einer solchen Erweichung und ungünstiger Gegenmaßnahmen konnte durch die Fluorkohlenstoffüberzüge immer noch eine wesentliche Verbesserung im Rasierkomfort und in der -Leichtigkeit erzielt werden« Der Nutzen solcher überzüge würde sich natürlich noch steigern lassen, wenn sie aufgebracht werden könnten auf Klingen (1) die anfänglich die mechanischen Eigenschaften einer Kohlenstoff stahlklinge hatten (2) welche eine gute Korrosionsbeständigkeit haben und (3) eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen Erweichung bei höheren Temperaturen. Die Erfindung ist auf die Schaffung einer solchen Klinge gerichtet·

Aufgabe der Erfindung ist u.a, die Schaffung neuartiger Rasierklingen mit mechanischen Eigenschaften und insbesondere mit einer Härte, die mit den der besten aus Kohlenstoffstahl hergestellten Klingen vergleichbar sind«

Desgleichen sollen durch die Erfindung Klingen der beschriebenen Art geschaffen werden, die, obwohl sie Chrom nicht in ausreichenden Mengen enthalten, um als korrosionsbeständig klassifiziert werden zu können, eine Nutzungsdauer haben,

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die vergleichbar ist«

Ferner sollen durch die Erfindung Klingen geschaffen werden, die eine wesentlich verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Erweichung bei den erhöhten Temperaturen haben, die zum Aufsintern von Polymerüberzügen angewendet werden·

Ausserdem sollen durch die Erfindung den Klingen überlegene Schftrfungseigenschaften verliehen werden·

Weitere Ziele der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung.

In allgemeinen werden die vorstehenden Ziele durch die Herstellung der Klingen aus einem Stahl erreicht (1) der Chrom in Mengen von weniger als diejenige von korrosionsbeständigem Stahl enthält,(2) der frei von allen Carbidbildnern mit Ausnahme des Chroms ist und (3) Kohlenstoff und Silicium in festen Bereichen enthält. Gewöhnlich werden die erfindungsgeaässen Klingen aus Stählen hergestellt, die etwa zwei bis. etwa sieben I Chrom, etwa 0,7 bis etwa 1,4 I Kohlenstoff, etwa 0,7 bis etwa 2,0 I Silicium, 0,0 bis etwa 1 % Mangan, Rest im wesentlichen Eisen mit kleinen Mengen Verunreinigungen in nicht legierenden Mengen, die gewöhnlich in diesem gefunden werden, enthält.

Normalerweise soll der Kohlenstoffgehalt 0,9 I überschreiten. Ein bevorzugter Bereich für den Siliciumgehalt ist 0,9 bis 1,6 t.

Gemäß einer der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die Klingen aus Stählen hergestellt, die etwa 0,70 bis 1,2 t Kohlenstoff, etwa 4 » 7 * Chrom, etwa 0,S bis 1,6 I Silicium und etwa 0 bis 1 t Mangan enthalten. Besonders gute Klingen gemäß dieser Ausftthrungsfcrm wurden aus einem Stahl hergestellt, der etwa 1 t Kohlenstoff, etwa 6 t Chrom, etwa

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1.4 I Silicium, etwa 0,75 I Mangan, Rest im wesentlichen Eisen, enthielt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform, mit der ausgezeichnete Ergebnisse erzielt wurden, werden die Klingen aus Stählen hergestellt, die etwa 0,9 - 1,4 I Kohlenstoff, 2-41 Chrom, 0,9 bis 1,6 I Silicium und 0 bis 1 i Mangan enthalten. Beispielsweise wurden die Klingen aus einem Stahl hergestellt, der etwa 1,2 I Kohlenstoff, etwa

2.5 % Chrom, etwa 1,4 i Silicium, etwa 0 bis 1 i Mangan, Rest im wesentlichen Eisen, enthielt.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden die Schneidkanten der erfindungsgemässen Klingen mit Oberzügen beschichtet, welche den Rasierkomfort und die Leichtigkeit des Rasierens noch weiter steigern» Geeignete Beispiele solcher Überzüge sind die Organosiloxanole nach dem USA-Patent 2,937,976, die polymeren Kohlenwasserstoffe, z.B, Polyäthylen, wie in dem USA-Patent 3,071,858 beschrieben, und die polymeren Fluorkohlenstoffe nach dem USA-Patent 3,071,856, Wie erwähnt, sind die erfindungsgemässen Klingen wegen ihrer guten Widerstandsfähigkeit gegen Erweichung besonders vorteilhaft mit polymeren Oberzügen, wie die polymeren Fluorkohlenstoffe, welche auf die Kanten gewöhnlich bei erhöhten Temperaturen, z.B. zwischen etwa 228° und etwa 426⁰C, aufgesintert werden.

Die hier beschriebenen Klingen können mit den herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen hergestellt werden, die in der Rasierklingenfertigung verwendet werden. Gewöhnlich wird bei diesen Verfahren der Stahl zu Streifen von der gewünschten Dicke und Länge gewalzt und geschnitten, werden die gewünschten Perforationen in die Streifen eingestanzt, werden die Streifen gehärtet, werden eine der Längskanten des gehärteten Streifens oder beide einer Reihe von Schleif- und Honbehandlungen untarzogen, um die Schneidkanten zu erhalten, und werden die Streifen in Klingen von der gewünschten Länge abgetrennt,

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Die erfindungsgemässen Klingenstreifen können dadurch gehärtet werden, daß sie zumindest auf etwa 926⁰C erhitzt und dann abgeschreckt werden« Die beste Härte wird gewöhnlich dadurch erhalten, daß die Abschreckung auf Temperaturen unter O⁰C, beispielsweise auf - 72⁰C oder niedriger, erfolgt. Gewöhnlich erhalten die Streifen durch Erhitzen in einem Ofen, der auf 1077⁰C gehalten wird, und Abschrecken auf - 72° C die Klingen eine Härte von etwa 825 bis 925 Vickers (VPN) (bei einer Last von 3 kg). Eine solche Härte ergibt einen günstigen Vergleich mit Klingen aus Kohlenstoffstahl, die gewöhnlich so gehärtet werden, daß sie Körperhärten innerhalb des gleichen Bereichs haben, und mit den Klingen aus korrosionsbeständigem Stahl, die im allgemeinen Körperhärten von etwa 750 Vickers haben·

Beim Schärfen der erfindungsgemässen Klingen wurde festgestellt, daß sie eine feine Kante mit ebenso grosser Leichtigkeit wie jeder bisher bearbeitete Stahl erhalten. Diese leichte Schärfbarkeit dürfte dem Fehlen aller Carbidbildner, mit Ausnahme von Chrom, im Stahl zuzuschreiben sein» Bei der Durchführung von Versuchen zum Schärfen eines Stahls, der dem erfindungsgemässen Stahl ähnlich ist, jedoch als Carbidbildner etwa 1 t Molybdän, etwa 1 I Vanadium und etwa 2 I Wolfram enthält, wurde festgestellt, daß es ausserordentlich schwierig, wenn nicht unmöglich, war, irgendeine erwähnenswerte Rasierkante an ihm zu erzielen.

Infolge ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Erweichen können die hier beschriebenen Klingen auf die wünschenswerteren Kantenwinkel, z.B. zwischen etwa 18° und 26°, geschärft werden und immer noch eine ausreichende Festigkeit haben, obwohl sie erhöhten Sintertemperaturen ausgesetzt werden, um der Schneidkante eine hohe Gebrauchsdauer zu verleihen. Bei bevorzugten Ausführungformen der Erfindung werden die Klingen auf einen Kantenwinkel zwischen etwa 20° und etwa

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24° geschärft, wobei alle hier angegebenen Kantenwinkel in einem Abstand von etwa 1,5 Mikron von der Endkante gemessen werden.

Im allgemeinen weisen die Fluorkohlenstoff»Polymere, die sich als besonders vorteilhaft auf den hier beschriebenen Klingen erwiesen haben, mehrere -CF-CFj-Segraente auf« Die bevorzugten Fluorkohlenstoffe sind diejenigen mit einem Oberwiegen von ^FjCFj-Segmenten, wie Polytetrafluoräthylen und Mischpolymerisate von Tetrafluoräthylen mit geringeren Mengen, z.B. 5 Gewichtsprozent, weiterer Monomere wie Hexyfluorpropyltn, Gewöhnlich kann sich das Molekulargewicht der Fluorkohlenstoff-Polymeren ve rändern md kann beispielsweise in eines Bereich von 2000 oder sogar weniger bis über zwei Millionen liegen· Eine besonders vorteilhafte Klasse von polymeren Fluorkohlenstoffen sind die Polytetrafluoräthylen-Teloeeren. Gewöhnlich können die FluorkohlenstoffÜberzüge im Tauchverfahren oder durch Aufsprühen auf die Schneidkanten unter Verwendung einer geeigneten überzugsmasse aufgebracht werden, beispielweise einer wässerigen Dispersion des Fluorkohlenttoff-Polymeren, worauf das Lösungsmittel bzw. die Träger, der in der Oberzugsmasse verwendet wurde, zum Verdampfen gebracht und der Oberzug gesintert wurde, vorzugsweise in einer Schutzatmosphäre, bei einer erhöhten Temperatur von beispielsweise 288⁰C bis etwa 426⁰C.

Kie erwähnt, erfahren, wenn erfindungsgemässe Klingen mit einem Fluorkohlenstoff-Polymeren beschichtet und innerhalb des vorstehend angegebenen Temperaturbereiches gesintert werden, eine wesentlich geringere Erweichung als eine Klinge aus Kohlenstoffstahl oder korrosionsbeständigem Stahl nach einer ähnlichen Behandlung· Die folgende Tabelle zeigt die Widerstandsfähigkeit erfindungsgemässer Klingen gegen Erweichen im Vergleich zu typischen Klingen aus Kohlenstoffstahl und korrosionsbeständigem Stahl!

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Klinge

Körperhärte nach dem Härten (3 kg Last)

Sintertemperatur u. -Dauer

erfindungsge- 825-925 Vickers 40O⁰C masse Klingen

Körperhafte nach dem
Sintern
(3 kg Last)

- 10 Min. 740-760 Vickers

Kohlenstoffstahl-Klingen

Klingen aus
korrosionsbeständigem Stahl

825-880 " 750 Vickers

343⁰C - 10 Min. 510-560 "

343⁰C

- 10 Min. 580-595 "

Erfindung*gemässe Klingen, die mit einem Fluorkohlenstoff polymeren beschichtet waren, wurden einem Rasurtest für 10 Rasuren im Vergleich zu einer in ähnlicher Vfeise beschichteten Klinge aus korrosionsbeständigem Stahl unterzogen, wobei sich aus einer statistischen Analyse der kumulativen Daten für die 10 Rasuren ergab, daß ein deutlicher Vorzug für die erfindungsgemässen Klingen bestand, Ausserdem konnten bei der 10. Rasur sowohl die Klingen aus korrosionsbeständigem Stahl als auch die erfindungsgemässen Klingen immer noch als rasierfähig bezeichnet werden und die hier beschriebenen Klingen wurden zumindest ebenso hoch wie die Klingen aus korrosionsbeständigem Stahl bewertet. Offenbar wird durch die überlegenen mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemässen Klingen jedes Abfallen in der Korrosionsbeständigkeit wegen der verringerten Chrommenge ausgeglichen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Korrosionsbeständigkeit der Klingen noch weiter durch das Aufbringen eines dünnen Chromüberzugs erhöht. Im allgemeinen kann der Chromüberzug entweder auf die SchneHkanten allein oder, falls gewünscht, auf die gesamte Klinge aufgebracht werden; gewöhnlich werden beste Ergebnisse erzielt, wenn der Chromüberzug in der Dicke weniger als Angström beträgt. Bei bevorzugten Ausführungsformen liegen die Überzüge zwischen etwa 50 bis 500 Angström in der Dicke

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und vorzugsweise zwischen 100 bis 400 Angströmeinheiten· Besonders gute Ergebnisse werden unter Verwendung von Chromüberzügen mit einer Dicke von etwa 100 Angström-Einheiten erhalten. Gewöhnlich erfordern solche Verfahren die Anordnung der Klingen in einem Stapel in der Weise, daß sich ihre Körper miteinander in Kontakt befinden und ihre geschärften Kanten ausgefluchtet sind, die geschärften Kanten einem ReinigungsVorgang in einer Umgebung verringerten Druckes, z.B. durch Glimmentladung, unterzogen werden und der Chromüberzug durch Vakuum-Bedampfung aufgebracht wird. Die erhaltenen chrombeschichteten Klingen werden vorzugsweise weiter mit einem Polymerüberzug, beispielsweise aus Fluorkohlenstoffen, beschichtet. Solche doppelt beschichtete Klingen vermitteln nicht nur eine verlängerte Gebrauchsdauer, sondern auch wegen der ihnen zugrundeliegenden überlegenen mechanischen Eigenschaften einen verbesserten Rasierkomfort und eine Leichtigkeit der Rasur während einer solchen verlängerten Gebrauchsdauer.

Die folgenden nicht beschränkenden Beispiele sollen die Herstellung von erfindungsgemässen Rasierklingen erläutern:

Beispiel 1

Ein Stahlblech mit einer Zusammensetzung von etwa 1 % Kohlenstoff, etwa 1,4 I Silicium, etwa 6 * Chrom, 0,75 I Mangan, Rest im wesentlichen Eisen, wurde auf eine Dicke von etwa 0,1 mm gewalzt und in Streifen mit einer Breite von 22, 4 mm geschnitten. Die Streifen wurden perforiert und durch einen langgestreckten Ofen hindurchgeführt, in welchem die Temperatur im Bereich von etwa 1077 bis 1093⁰C gehalten wurde. Die Fördergeschwindigkeit der Streifen durch den Ofen war derart, daß eine Klinge etwa eine Minute lang im Ofen blieb. Der Streifen wurde nach dem Heraustreten aus dem Ofen sofort in einem Trockeneis-Alkoholbad (-72⁰C) abgeschreckt und dann

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in siedenden Wasser ausgehärtet. Der gehärteteStreifen wurde dann geschliffen und gehont, um Schneidkanten mit Kantenwinkeln von etwa 25,5° zu erhalten« Der Streifen wurde dann in einzelne Klingen abgetrennt. Die Klingen wurden in Trichbräthylen gereinigt und zusammen mit Vergleichsklingen aus korrosionsbeständigem Stahl (mit etwa 14,5 I Chrom und 0,9 % Kohlenstoff) mit einer Dispersion aus Polytetrafluoräthylen-Polymeren besprüht. Die beschichteten Klingen wurden zusammen mit den Vergleichsklingen unter einer Schutzatmosphäre bei 371⁰C während 18 Minuten gesintert. Die erfindungsgemässen Klingen wurden-einem Rasurtest gegenüber den Vergleichsklingen für eine Periode von 10 Rasuren unterzogen. Eine statistische Analyse der kumulativen Daten über die 10 Rasuren zeigte, daß ein beträchtlicher Vorzug für die erfindungsgemässen Klingen bestand. Bei der 10, Rasur konnten beide Arten von Klingen als immer noch rasierfähig bezeichnet werden, wobei die erfindungsgemässen Klingen hinsichtlich der Rasierqualität etwas höher als die Klingen aus korrosionsbeständigem Stahl bewertet wurden.

Beispiel 2

Klingen wurden in ähnlicher Weise wie bei Beispiel 1 bis zur Schleifbehandlung hergestellt. Die erhaltenen Klingen, die Kantenwinkel von etwa 25,2° und Körperhärten von etwa 905 Vickers hatten, wurden dann gereinigt und mit einer dünnen Chromschicht überzogen. Die chrombeschichteten Klingen wurden zusammen mit Vergleichsklingen aus korrosionsbeständigem Stahl (mit etwa 0,6 t Kohlenstoff und 13,5 % Chrom) mit einer Tetrafluoräthylentelomer-Dispersion besprüht und unter einer Agonatmosphäre während 10 Minuten bei 371⁰C gesintert. Beim Rasurtest der chrombeschichteten Klingen für 10 Rasuren gegenüber den Vergleichsklingen zeigte eine statistische Analyse der kumulativen Daten, daß ein wesentlicher Vorzug für die chrombeschichteten Klingen bestand. Bei der 10. Rasur wurden die Klingen immer noch als rasierfähig be-

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wertet, wobei die chrombeschichteten Klingen hinsichtlich der Rasierqualität höher bewertet wurden als die Vergleichsklingen aus korrosionsbeständigem Stahl«

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rasierklinge dargestellt.

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Claims (10)

P a t it η t a η s ρ r ü c h e :

1. Rasierklinge mit einer Schneidkantenhärte über 700 Vickers " (Last 3 kg) nach dem Anlassen auf 400⁰C, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasierklinge aus einem Stahl geformt ist, der aus 0,7 - 1,4 % Kohlenstoff, 2-71 Chrom, 0,7 bis 2 I Silicium, 0-14 Mangan, Rest im wesentlichen Bisen, besteht.

2* Rasierklinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Siliciuragehalt 0,9 bis 1,6 I beträgt.

3» Rasierklinge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl 0,70 bis 1,2 I Kohlenstoff, 4-71 Chrom, 0,9 bis 1,6 I Silicium und 0 bis 1 % Hangan enthält.

4« Rasierklinge nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl 0,9 bis1,4 % Kohlenstoff, 2 4 X Chrom, 0,9 bis 1,6 % Silicium und 0 bis 1 % Mangan enthält.

5. Rasierklinge nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl im wesentlichen aus etwa 1 I Kohlenstoff, etwa 6 I Chrom, etwa 1,4 % Silicium, etwa 0 bis 1 % Mangan, Rest in wesentlichen Eisen, besteht.

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6, Rasierklinge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stahl im wesentlichen aus etwa 1,2 I Kohlenstoff, etwa 2,5 % Chrom, etwa 1,4 I Silicium, etwa 0 bis 1 I Mangan, Rest im wesentlichen Eisen, besteht·

7. Rasierklinge nach den vorangehenden Ansprüchen,dadurch gekennzeichnet, daß deren Schneidkante einen dünnen Chromüberzug trägt.

8* Rasierklinge nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schneidkante derselben mit einem polymeren Fluorkohlenstoff beschichtet ist, der aufgesintert wurde.

9« Rasierklinge nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der polymere Fluorkohlenstoff Polytetrafluoräthylen ist.

10. Rasierklinge nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Kantenwinkel zwischen 18° und etwa 26° hat.

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