DE2602555A1

DE2602555A1 - Schneidinstrument, insbesondere rasierklinge

Info

Publication number: DE2602555A1
Application number: DE19762602555
Authority: DE
Inventors: Charles Gardner Dodd; Anthony John Peleckis
Original assignee: Warner Lambert Co LLC
Current assignee: Warner Lambert Co LLC
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1977-07-28

Description

Schneidinstrument, insbesondere Hasierklinge
Die Erfindung betrifft ein aus einer amorphen Legierung hergestelltes Schneidinstrumente Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Schneidinstrument, wie eine Rasierklinge, mit einer Zusammensetzung aus einer amorphen Legierung, die sich für das Auftragen eines festen Fluorkohlenstoff-Polymeren bei erhöhter Erwärmungstemperatur eignet.
Amorphe Legierungen sind bekannt, und eine derartige Legierung ist von der Firma Allied Chemical Corporation, Morrist town, N.J., USA, unter der Handelsbezeichnung nMetglas" erhältlichO Metaglas-Legierungen bestehen aus einem Grundmetall, wie Eisen oder Nickel in Verbindung mit verschiedenen Metalloiden (B, C. Si, P usw0)0 Obgleich die grundsätzlichen Herstellungsverfahren dabei je nach der Grundmetall"Metalloid-Kombination in Einzelheiten voneinander abweichen, umfassen sie ein äußerst schnelles Abschrecken der Legierung aus ihrem flüssigen Zustand, Auf diese Weise wird die wahllos geordnete Atomstruktur der flüssigen Phase im festen Zustand bei Normaltemperatur beibehalten0 Im Gegensatz zu den herkömmlichen metallischen Legierungen bilden daher lYletglas-haterialien keine Aggregate kleiner Kristalle, und aus dem gleichen Grund besitzen sie keine "Korngrenzen", welche die üblichen Legierungen schwächen und für chemischen Angriff empfindlich machen.
Andererseits sind iVietglas-Legierungen im Gegensatz zu gewöhnlichem Glas nicht spröde.
Es ist ebenfalls bekannt, die Schneidkanten von Sicherheitsrasierklingen mit einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren zu beschichten. Während des Beschichtungsverfahrens werden die Werkstücke etwa 30 min lang auf eine Temperatur im Bereich von etwa 343 - 3570C erwärmt, um die Beschichtung auszuhärten bzWo zu sintern0 Beispiele für derartige Verfahren unter Anwendung solcher Temperaturen beim Beschichten der Schneidkanten von Sicherheitsrasierklingen mit einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren sind in den US-PSen 3 071 856 und 3 518 110 offenbaryt, Erfindungsgemäß durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß amorphe Legierungen auf der Basis von Nickeleisen mit hohem Nickelgehalt spröde werden, wenn sie bei Temperaturen im Bereich von etwa 343 - 3570C, wie sie beim vorgenannten Verfahren zum Beschichten mit festem Fluorkohlenstoff angewandt werden, gesintert werden. Dabei wird nun angenommen, daß die Sprödheit dadurch verursacht wird, daß die amorphenLegierungen zu kristallisieren beginnen Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung eines Schneidinstruments, insbesondere einer Sicherheitsrasierklinge, aus einer amorphen Legierung, bei welcher neben vereinfachter Herstellung und verbesserter Qualität, insbesondere die speziell erwähnte Sprödheit vermieden wirdç Diese Aufgabe wird bei einem derartigen Schneidinstrument erfindungsgemäß gelöst durch mindestens einen Streifen aus einer amorphen Legierung mit 60 - 70 Gew.-% Eisen, 4 - 10 Gew-26 Nickel, 10 - 20 Gew.-N mindestens eines Metalls wie Chrom, Molybdän und/oder Wolfram und 5 - 15 Gew.-% mindestens eines Netalloids, durch mindestens eine an dem Streifen aüs der amorphen Legierung angeformte Schneidkante und durch eine zumindest auf der Schneidkante vorgesehene, (fest-)haftende Beschichtung aus einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren.
Die beim erfindungsgemäßen Schneidinstrument verwendete amorphe Legierung kann den beim Polymerbeschichtungsverfahren angewanten, erhöhten Sintertemperaturen ausgesetzt werden0 Mit der Erfindung wird auch eine amorphe Legierung für die Herstellung von Rasierklingen mit einer (fest) anhaftenden, bei erhöhter Temperatur gesinterten Beschichtung aus einem festen Polymeren geschaffen, wobei die Legierung 60 - 70 GewO-% Eisen, 4 - 10 Gew.-% Nickel, 10 - 20 Gew¢-% eines Metalls wie Chrom, Molybdän und Wolfram sowie 5 - 15 GewO-% mindestens eines Metalloids enthält, Wie erwähnt, werden die Schneidkanten von Sicherheitsrasierklingen im allgemeinen mit einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren beschichtet0 Auf die US-PSen 3 071 856 und 3 518 110, die solche Beschichtungsverfahren bei Sintertemperaturen von mindestens 343°C beschreiben, wird hiermit Bezug genommen.
Das folgende Beispiel beschreibt die Beschichtung von Rasierklingen-Schneidkanten mit einem hochmolekularen Polytetrafluoräthylen in Dispersion auf der Basis eines niedermolekularen Polytetrafluoräthylens* Beispiel Eine Dispersion eines Fluorkohlenstoff-Telomeren (DuPont Vydax 1000) mit einem Molekulargewicht von etwa 20 000 wird durch Vermischen mit Trichlortrifluoräthan verdünnt, um einen Feststoffgehalt von 7,5 Gew,- einzustellen0 Neun Teile dieses Gemisches werden sodann mit 24 Teilen tertO-Butylalkohol und 5 Teilen Tetrachlordifluoräthan verdünnt. Das Gemisch wird danach in ein Luftsprüht-Umwälzsystemdruckgefäß eingebracht, wobei ein Leitungsdruck von 0,14 - 0,56 kg/cm² angewandt und ein Strömungsmittelheizer zur Verhinderung eines Einfrierens verwendet wird0 Die Rasierklingen werden hierauf unter einem Gaszerstäubungsdruck von etwa 1,41 - 2,81 kg/cm² besprüht, während sie mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,9 - 7,5 m/min vor den Sprühdüsen oder -pistolen vorbeibewegt werden0 Nach der zufriedenstellenden Aufbringung des Grundtelomeren werden die Klingen mittels eines Speicherofens (holding oven), einer Induktionsheizeinrichtung oder eines Infrarotheizers vorgewärmt, bis sich ihre Temperatur zwischen etwa 600 und 93 0C stabilisiert hat, Sobald die Klingen diese Temperatur erreicht haben, werden sie in einem zweiten Sprühsystem weiterbehandelt, das ein ohne Umwälzung arbeitendes Druckgefäß mit einem Be-2 hälterdruck von 0,07 - 0,7 kg/cm² und einem Zerstäubungsdruck von 0,21 - 2,81 kg/cm² besitzt und welches ein verdünntes Gemisch aus Polytetrafluoräthylen-Teilchen in Form von 1 Teil des DuPont Teflon PTFE-Produkts Typ 30 mit 50 - 70 Gew,-% Feststoffen und 9 Teilen entionisiertem Wasser versprüht, während die Klingen mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,9 - 7,5 m/min an der Vorrichtung vorbeibewegt werden0 Nachdem beide Beschichtungen im vorgesehenen Ausmaß aufgetragen worden sind, werden die Klingen in einen Ofen mit geregelter Atmosphäre eingebracht0 Als Atmosphäre wird dabei gasförmiger Stickstoff benutzt, und die Klingentemperatur wird möglichst schnell auf 343 - 357°C, d. h. über die Sintertemperatur beider Werkstoffe erhöht und 8 bis 30 min lang auf diesem Wert gehalten, worauf sich ein schneller Abkühlzyklus anschließt0 Proben der genannten, unter der Handelsbezeichnung Metglas vertriebenen amorphen Legierungen wurden den erhöhten Temperaturen ausgesetzt, wie sie üblicherweise beim Beschichten der ß3 in£en- Schneidkanten mit einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren angewandt werden. Die Zusammensetzungen dieser Proben sind in nachstehender Tabelle I aufgeführt.
Tabelle 1

Element (Gew.-%) Probe Nr.

1 2 3

Eisen 6c 65 6

Nickel 4 6 8 42

Chrom 4 5 17 15

Kobalt 2 0 5 0

lLupfer O 0 0 0

Molybdän 12 11 0 0

Metalloide 10 13 7 8

Die Proben wurden jeweils in sechs Streifen mit einer Länge von mindestens etwa 152 mm unterteilt0 Dicke und Breite der Probenstreifen sind in Klammern in der linken, mit "Probe" bezeichneten Spalte von Tabelle II angegebene Fünf der Streifen jeder Probe wurden gemäß Tabelle II jeweils 30 min lang unterschidlichen Temperaturen ausgesetzt.
Die sechs Streifen jeder Probe wurden dann einem Bruchversuch unterworfen, indem von jedem Teil eine etwa 12,7 - 19 mm große Schleife zwischen zwei flache, parallele Platten eines Tischmikrometers eingesetzt und bis zum Bruch zusammengedrückt wurden Die beim bruch der £i'eile erreichten Abstände zwischen diesen Platten sind in Tabelle II aufgeführt0 aus Tabelle II ist jedoch ersichtlich, daß oie Teile der unbehandelten (as received) Proben 1, 2 und 3 sowie der 30 min lang auf 316°C erwärmte Teil der Probe 3 zu duktil waren, um zu brechen (vgl. NB in Tabelle II).
Es ist auch zu erwähnen, daß die Metzglas-Stzreifen eine hoch glänzende Fläche und eine gegenüberliegende, vergleichsweise stumpfe bzWo matte Fläche besitzen Gemäß Tabelle II wurde jeweils ein Teil jedes Streifens mit nach außen weisender Glanzfläche (MO) sowie ein anderer Teil mit nach innen weisender Glanzfläche (MI) dem Bruchversuch unterworfen.
Tabelle II Probe Unbehandelt 316°C 343°C 371°C 399°C 499°C MO MI MO MI MO MI MO MI MO MI MO MI 1 (0,04064 x 22,35) NB NB 0,8138 4,115S 1,168S 3,175S TB TB TB TB TB TB 2 (0,0432 x 19,3) NB NB 0,762 3,099 1,1684 4,115S TB TB 1,473S 4,851S TB TB 3 (0,2362 x 3,55) NB NB NB NB 2,083S 3,175S 1,143S 2,946S TB TB TB TB 4 (0,0356 x 3,81) 1,17 1,016 4,32S 4,267S TB TB TB TB TB TB TB TB Anmerkungen: MO = Glanzfläche außen MI = Glanzfläche innen S = Material splitterte bei der aufgezeichneten Anzeige TB = Zu spröde; Material kann nicht für den Bruchversuch gebogen werden.
NB = Kein Bruch; zu duktil, um zu brechen.
Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß die vier Streifen von Probe 4, die 30 min lang auf 3160, 343°, 3710> 3990 und 4990C erwärmt wurden, so spröde waren, daß es nicht möglich war, sie in Vorbereitung auf den Bruchversuch zu einer Schleife zu formen. Die Proben 1 und 2 wurden dagegen erst bei einer Temperatur von 371°C für den Versuch zu spröde, während die Streifen von Probe 3 bei 399°C zu spröde wurden. Es wird angenommen, daß die Sprödheit darauf zurückzuführen ist, daß die Legierung zu kristallisieren beginnt, Die Tabelle zeigt auch, daß sich die Legierungen bei Verringerung des Nickelgehalts von 42 Gew.-,' auf weniger als 10% und Erhöhung des Eisengehalts von 35 GewO-% auf etwa 60 - 70 Gew.-% für die Beschichtung von Rasierklingen-Schneidkanten mit einem Fluorkohlenstoff bei vergleichsweise hohen Temperaturen eignen Ein bevorzugtes Fluorkohlenstoff-Polymeres ist Polytetrafluoräthylen, Der Metalloidgehalt liegt vorzugsweise im Bereich von 5 - 15 GewO~%, und das Metalloid umfaßt mindestens ein Element wie Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel, Silizium, Gallium, Germanium, Arsen, Selen und Tellur0 Vorzugsweise bestehen die Metalloide aus Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel und/oder Silizium, wobei Phosphor, Bor und Kohlenstoff besonders bevorzugt werden0 Mit der Erfindung wird also ein Schneidinstrument, zoBo eine Sicherheitsrasierklinge, geschaffen, das mindestens einen Streifen aus einer amorphen Legierung aufweist, Diese Legierung enthält dabei 60 - 70 Gew.-% Eisen, 4 - 10 Gewo~ Nickel, 10 - 20 Gew.-% eines Metalls wie Chrom, Molybdän und Wolfram sowie 5 - 15 GewO-% mindestens eines Metalloids. Am Streifen ist mindestens eine Schneidkante angeformt, und eine fest haftende Beschichtung aus einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren ist zumindest auf der Schneidkante vorgesehen0

Claims

Patentansprüche lo Schneidinstrument, gekennzeichnet durch mindestens einen Streifen aus einer amorphen Legierung mit 60 - 70 GewO-% Eisen, 4 - 10 Gew.-% Nickel, 10 - 20 GewO-i mindestens eines Metalls wie Chrom, Molybdän und/oder Wolfram und 5 - 15 Gew.-% mindestens eines metalloids, durch mindestens eine an dem streifen aus der amorphen Legierung angeformte Schneidkante und durch eine zumindest auf der Schneidkante vorgesehene, (fest-)haftende Beschichtung aus einem festen Fluorkohlenstoff-Polymeren.

2. Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere Polytetrafluoräthylen ist0 3. Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus der amorphen Legierung mehrere etalloide der die Elemente Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel, Silizium, Gallium, Germanium, Arsen, Seien und Tellur einschließenden Gruppe enthält.

4. Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus der amorphen Legierung mehrere Metalloide wie Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel und Silizium enthält.

So Schneidinstrument nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloide Phosphor, Bor und Kohlenstoff sind0 6. Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus amorpher Legierung 10 - 20 GewO-% Chrom und Molybdän enthält, 7. Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus amorpher Legierung Chrom oder Molybdän enthält 8o Schneidinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Sicherheitsrasierklinge ist.

9. Sicherheitsrasierklinge insbesondere nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine amorphe Legierung aus 60 - 70 Gew.-% Eisen, 4 - 10 GewO-> Nickel, 10 - 20 Gew.-% mindestens eines Metalls wie z. B. Chrom, Molybdän und Wolfram, 5 - 15 Gew.-% mindestens eines Metalloids und 0 - 0,1 Gew.-% Verunreinigungen, durch mindestens eine an dem Streifen aus der amorphen Legierung angeformte Schneidkante und durch eine zumindest auf der Schneidkante vorgesehene, (fest-)haftende Beschichtung aus einem festen Fluorkohlenstoffpolymeren.

10. Rasierklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymere Polytetrafluoräthylen ist0 11o Rasierklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus der amorphen Legierung mehrere Metalloide der die Elemente Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel, Silizium, Galli-um, Germanium, Arsen, Selen und Tellur einschließenden Gruppe enthält, 12. Rasierklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus der amorphen Legierung mehrere Metallide wie Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel und Silizium enthält, 13. Rasierklinge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloide Phosphor, Bor und Kohlenstoff sind, 14. Rasierklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus amorpher Legierung 10 - 20 GewO-% Chrom und Molybdän enthält 15. Rasierklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus amorpher Legierung 10 - 20 GewO-o Chrom oder Molybdän enthält.

16. Rasierklinge nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die amorphe Legierung 10 - 20 GewO-% Chrom enthält, 17. Verfahren zur Verwendung einer amorphen Legierung aus 60 - 70 Gew.-% Eisen, 4 - 10 GewO-% Nickel, 10 - 20 GewO-°' mindestens eines Metalls wie Chrom, Molybdän und/oder Wolfram, und 5 - 15 Gew.-ob mindestens eines Metalloids, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Legierung eine Rasierklinge mit mindestens einer Schneidkante hergestellt wird, daß zumindest auf die Schneidkante eine Zusammensetzung mit einem festen Fluorkohlenstoffpolymeren aufgetragen wird und daß das aufgetragene Polymere bei einer Temperatur von mindestens 330 0C auf einen Wert über seinem Schmelzpunkt erwärmt wird0 18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Polytetrafluoräthylen als das Polymere verwendet wird.

19o Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mehrere Metalloide der aus Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel, Silizium, Gallium, Germanium, Arsen, Selen und Tellur bestehenden Gruppe enthält0 20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung mehrere Metalloide wie Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel und Silizium enthält, 210 Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloide Phosphor, Bor und Kohlenstoff sind0 22e Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus der amorphen Legierung 10 - 20 GewO~% Chrom und Molybdän enthält, 23. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen aus der amorphen Legierung 10 - 20 Gew.-% Chrom oder Molybdän enthält.