DE2730530A1

DE2730530A1 - Rasierwerkzeug

Info

Publication number: DE2730530A1
Application number: DE19772730530
Authority: DE
Inventors: Charles G Dodd; Anthony J Peleckis
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1976-09-15
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1978-03-23
Also published as: FR2364745A2; GB1592476A; JPS5335619A; CA1097992A; SE7708049L

Description

273053Q

.-,-,. , ~, . , _ . . Möhlstraße 37

Allied Chemical Corporation D-80OO München

Morris Township, N.J., V.St.A. Tel.:089/982085-87

Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

06. Juli 1977

Raslerwerkzeug

(Zusatz zu Patent Nr , deutsche Patentanmeldung P 26 02 555.8)

Die Erfindung betrifft ein Rasierwerkzeug der aus der deutschen Patentanmeldung P 26 02 555.8 bekannten Art, bei welchem erfindungsgemäß der gewichtsprozentuale Anteil an den darin enthaltenen Metallen geändert, Kobalt zulegiert und das darauf applizierte Fluorkohlenstoffpolymerisat wärmebehandelt sind. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Schneidinstrument aus einer amorphen Legierung, vorzugsweise ein Schneidinstrument, beispielsweise ein Rasierwerkzeug (Rasierklinge, Rasierband und dergleichen), aus einer amorphen Legierung, die sich zur Applikation eines festen Fluorkohlenstoffpolymerisats bei erhöhten Temperaturen eignet.

Amorphe Legierungen sind bekannt. Eine derartige Legierung wird von der Firma Allied Chemical Corporation, Morristown,

Dr.F/rm

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New Jersey, unter der Handelsbezeichnung "Metglas" vertrieben. Metglas-Legierungen bestehen aus den Grundmetallen Eisen und Nickel sowie Chrom, Kobalt und Molybdän in Kombination mit verschiedenen Metalloiden, wie Bor, Kohlenstoff, Silizium, Phosphor und dergleichen. Das grundlegende Herstellungsverfahren für solche Legierungen besteht obwohl im einzelnen entsprechend der Kombination Grundmetall/Metalloid variierend - in einem extrem raschen Abschrecken (der Legierung) aus dem flüssigen Zustand. Auf diese Weise bleibt die willkürliche Atomstruktur der flüssigen Phase im festen Zustand bei üblichen Temperaturen erhalten. Somit sind also anders als übliche Metallegierungen Metglas-Legierungen keine Aggregate kleiner Kristalle, weswegen sie auch nicht die übliche Legierungen schwächenden und sie für chemische Angriffe anfällig machenden Korngrenzen aufweisen. Andererseits sind Metglas-Legierungen anders als übliche Legierungen oder Gläser nicht spröde.

Es ist ferner bekannt, die Schneidkanten von Sicherheitsrasierwerkzeugen, z.B. Sicherheitsrasierklingen, mit festen Fluorkohlenstoffpolymerisaten zu beschichten bzw. zu überziehen. Während des Beschichtungsvorgangs wird etwa 8 bis 30 min lang auf eine Temperatur in der Größenordnung von 330° bis 371⁰C erhitzt, um den Überzug aufzuschmelzen. Hierbei ist die Erhitzungsdauer umgekehrt proportional zur Erhitzungstemperatur. Beispiele für Verfahren, die beim Beschichten der Schneidkanten von Sicherheitsrasierwerkzeugen mit festen Fluorkohlenstoffpolymerisaten bei derartigen Temperaturen arbeiten, finden sich in den US-PS 3 071 856 und 3 518 110.

Es hat sich nun überraschenderweise gezeigt, daß die meisten amorphen Legierungen mit Nickel und Eisen als Grund-

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metallen bei hohem Nickelgehalt spröde werden, wenn sie wie bei den geschilderten Verfahren zum Auftragen von festen Fluorkohlenstoffpolymerisatüberzügen - bei Temperaturen in der Größenordnung von 330° bis 357°C gebacken bzw. gesintert werden. Theoretisch beruht dieses Sprödewerden auf einer beginnenden Kristallisation der amorphen Legierung.

Gemäß einer Ausführungsform besteht ein erfindungsgemäßes Schneidinstrument, z.B. ein erfindungsgemäßes Sicherheitsrasierwerkzeug, aus einem band- oder streifenförmigen Gebilde aus einer amorphen Legierung mit 60 bis 70 Gew.-96 Eisen, 2 bis 10 Gew.-96 Nickel, 20 bis 30 Gew.-96 Chrom, Kobalt, Molybdän oder Wolfram und 2 bis 3 Gew.-96 mindestens eines Metalloids. Das band- oder streifenförmige Gebilde besitzt mindestens eine daran angeformte Schneidkante, wobei ferner mindestens an der Schneidkante ohne merkliche Versprödung ein haftender Überzug aus einem festen Fluorkohlenstoff polymerisat aufgebracht ist.

Erfindungsgemäß hat es sich ferner gezeigt, daß bei amorphen Legierungen mit Nickel und Eisen als Grundmetallen und mit hohem Nickel- und niedrigem Eisengehalt bei (zusätzlich) relativ hohem Kobaltgehalt ohne Versprödung erhöhten Beschichtungstemperaturen ausgesetzt werden können. Demzufolge betrifft die Erfindung gemäß einer anderen Ausführungsform ein Schneidinstrument, insbesondere ein Sicherheitsrasierwerkzeug, in Form eines band- oder streifenförmigen Gebildes aus einer amorphen Legierung mit etwa 5,4 Gew.-96 Eisen, etwa 51,3 Gew.-% Nickel, etwa 10,1 Gew.-96 Chrom, etwa 22,9 Gew.-96 Kobalt, etwa 7,5 Gew.-96 Molybdän und 2,8 Gew.-?6 Bor. Das band- oder streif enförmige Gebilde

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weist einen darauf aufgesinterten, haftenden überzug aus einem festen Fluorkohlenstoff polymerisat auf. Bei der Ausbildung des Fluorkohlenstoffpolymerisatüberzugs werden hierbei das band- oder streifenförmige Gebilde und der Überzug etwa 8 bis 30 min lang einer Temperatur im Bereich von etwa 330° bis 371⁰C ausgesetzt.

Wie bereits ausgeführt, werden die Schneidkanten von Sicherheitsrasierwerkzeugen in der Regel mit einem festen Fluorkohlenstoff polymerisat, das üblicherweise in Form eine Dispersion von Polytetrafluoräthylen vorliegt, beschichtet. Aus den US-PS 3 971 856 und 3 518 110 sind die Art und Aufgabe solcher Überzüge und Verfahren, nach denen sie auf die Schneidkanten appliziert werden, bekannt. In den Spalten 4 bis 6 und in den Beispielen 1 bis 10 der US-PS 3 518 110 wird erläutert, daß sich Temperaturen zwischen etwa 330° und 370⁰C zum Aufbringen akzeptabler PoIytetrafluoräthylenüberzUge eignen, wenn die band- oder streifenförmigen Gebilde eine geeignete Zeit lang auf derartige Temperaturen erhitzt werden. Ganz allgemein kann man die Kanten band- oder streifenförmiger Gebilde gleichmäßig mit einem Fluorkohlenstoffpolymerisat überziehen, wenn man das Ganze ausreichend lange bei einer temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des jeweiligen Fluorkohlenstoffpolymerisats hält.

Das folgende Beispiel erläutert das Beschichten von Schneidkanten band- oder streifenförmiger Gebilde aus den verschiedensten amorphen Legierungen mit einem hochmolekularen Polytetrafluoräthylen, das auf einer Grundbeschichtung aus einem niedrigmolekularen Polytetrafluoräthylen diepergiert ist.

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Beispiel

Eine Dispersion eines handelsüblichen Fluorkohlenstofftelomeren eines Molekulargewichts von etwa 20000 wird mit Trichlortrifluoräthan auf einen Feststoffgehalt von 7,5 Gew.-% verdünnt. 9 Teile des erhaltenen Gemische werden weiter mit 24 Teilen tert.-Butanol und 5 Teilen Tetrachlordifluoräthan verdünnt. Danach wird das Gemisch in ein Umwälz- oder Umlaufdruckgefäß mit Luftversprüh- bzw. -zerstäubungseinrich-

tungen, das mit einem Leitungsdruck von 0,14 bis 0,56 kg/cm arbeitet und zur Verhinderung eines Gefrierene eine Heizeinrichtung zum Aufheizen einer fließfähigen Masse aufweist, gefüllt. Danach werden die band- oder streifenförmigen Gebilde bei einem Gaszerstäubungsdruck von 1,40 bis

2,80 kg/cm besprüht. Gleichzeitig werden die band- bzw. streifenförmigen Gebilde vor den Jeweiligen Sprüh- bzw. Zerstäubungseinrichtungen, wie Sprühpistolen, mit einer Geschwindigkeit von 0,9 bis 7,6 m/min umgewendet.

Nach erfolgreicher Applikation des die untere Schicht bildenden Telomeren werden die band- oder streifenförmigen Gebilde mittels eines Warmhalteofens, einer Induktionsheizvorrichtung oder einer Infrarotheizvorrichtung solange vorerwärmt, bis die Temperatur der band- oder streifenförmigen Gebilde sich zwischen 60° und etwa 93°C stabilisiert hat. Nachdem die band- oder streifenförmigen Gebilde eine Temperatur innerhalb des angegebenen Bereichs angenommen haben, werden sie in einem zweiten Sprühsystem behandelt. Hierbei handelt es sich um ein nicht-umwälzendes, jedoch unter Druck stehendes Gefäß, das mit einem Tankdruck von 0,07 bis 0,7 kg/cm2 und einem Zerstäubungsdruck von 0,21

bis 2,80 kg/cm arbeitet. In dem Sprühsystem wird ein ver-

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- Jfr -

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dünntes Gemisch von Polytetrafluoräthylenteilchen mit einem Teil eines handelsüblichen Polytetrafluoräthylens mit einem Feststoffgehalt von 50 bis 70 Gew.-% und 9 Teilen entionisierten Wassers versprüht. Während des Besprühens werden die band- oder streifenförmigen Gebilde mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,9 bis 7,6 m/min umgewendet.

Nachdem beide Überzüge in der gewünschten Menge appliziert worden sind, wird das band- oder streifenförmige Gebilde in einen atmosphäregesteuerten Ofen gelegt. Bei der Ofenatmosphäre kann es sich um eine reduzierende Atmosphäre, z.B. dissoziiertes Ammoniak, oder eine inerte Atmosphäre, z.B. gasförmigen Stickstoff, handeln. Die Temperatur der band- oder streifenförmigen Gebilde wird dann so rasch wie möglich auf 330° bis 357⁰C (über die Sintertemperatur beider Materialien) erhöht. Nun werden die band- oder streifenförmigen Gebilde 8 bis 30 min lang bei einer Temperatur innerhalb des angegebenen Bereichs belassen und danach einem raschen Kühlzyklus unterworfen.

Prüflinge aus von der Firma Allied Chemical Corporation unter der Handelsbezeichnung "Metglas" vertriebenen amorphen Legierungen werden erhöhten Temperaturen, wie sie in typischer Weise beim Beschichten von Kanten band- oder streifenförmiger Gebilde mit einem festen Fluorkohlenstoffpolymerisat eingehalten werden, ausgesetzt. Die Zusammensetzung der verschiedenen Prüflinge findet sich in der folgenden Tabelle I.

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Elemente in Gew.-%

- JT	4	-	I	Prüfling	3	Nr.	27	30	530
	9			2	65,
0	0		64,1	9,	1
Tabelle	2		5,0	17,	6	4		5
		5,0	6,	1	35,	7	5,4
1	1	3,2	0	2	41,	4	51,3
69,		0	0		15,	4	10,1
1,	28	20,0	0		0		22,9
4,	2	0	o,		0		0
2,	0,57	1,	13	0		7,5
O	2,1		9	6,	5	0
20,			0		0
0		1,	0	2,8
o,
2,

Eisen Nickel Chrom Kobalt Kupfer Molybdän Phosphor Silizium Bor

Die Prüflinge 1 bis 4 werden jeweils in sechs Streifen einer Länge von mindestens 15,24 cm geteilt. Die Dicken- und Breitenabmessungen der streifenförmigen Prüflinge finden sich in Tabelle II in der ersten Spalte in Klammern. Fünf Streifen jedes Prüflings werden, wie Tabelle II ausweist, 30 min den unterschiedlichen Temperature!ausgesetzt. Der Prüfling 5 wird lediglich auf eine Temperatur von 371⁰C erhitzt. Vorherige Erfahrungen haben gezeigt, daß diese Temperatur für die Leistungsfähigkeit des Materials und seine Verwertbarkeit bei der Herstellung von Rasierwerkzeugen am kritischsten ist.

Danach werden die sechs Streifen der Prüflinge 1 bis 4 und des Prüflings 5 einem Bruchtest unterworfen. Hierbei wird eine Schleife jeden Teils von 12,7 bis 19,1 mm zwischen zwei flache und parallele Platten eines Plattenmikrometers eingefügt und solange zusammengepreßt, bis die Schleife bricht. Die Abstände (in mm) zwischen den Platten zum Zeit-

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-Jg-

^ηΛ 273053Q

punkt des Bruchs der Teile sind in Tabelle II angegeben. Aus Tabelle II geht hervor, daß die Prüflinge 1,2,3 und 5 in der gelieferten Form, der Prüfling 3 nach dem Erhitzenfeuf 315,5°C und der Prüfling 5 (lediglich der mit außenverspiegelter Oberfläche), der 30 min lang auf eine Temperatur von 371⁰C erhitzt wurde, ausreichend bildsam sind, um einem Bruch während des Biegetests zu widerstehen.

Der fehlende Bruch zeigt, daß die betreffenden Materialien in hoch-amorphem Zustand, der für die Herstellung von Schneidkanten höchst zweckmäßig ist, vorliegen.

Es sei darauf hingewiesen, daß die untersuchten Metglas-Streifen eine hoch-reflektierende Oberfläche und eine relativ stumpfe Gegenseite aufweisen. Aus Tabelle II geht hervor, daß ein Teil jedes Streifens dem Bruchtest mit der nach oben gerichteten reflektierenden Fläche (MO), ein anderer Teil jeden Streifens mit der nach unten gerichteten reflektierenden Fläche (Ml) unterworfen wurde. Die Zeichnung TB (zu spröde) gibt an, daß das Material vor Erreichen einer meßbaren Biegung in der Versuchshaltevorrichtung bricht. Dieser Bruch beruht vermutlich darauf, daß das betreffende Material bis zu einem Ausmaß kristallisiert ist, an welchem aufgrund der eingehaltenen Zeit/Temperatur-Bedingungen die für eine Verwendbarkeit zur Herstellung von Rasierwerkzeugen verantwortlichen wünschenswerten Eigenschaften verloren gegangen sind.

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— 9 —

(0,041

(Dicke in mm
in mm)

2,23)

wie
fert
MO

gelie-
MI

315,5°
MO

Tabelle II

343⁰C
MO

MI

371⁰C
MO

MI

399°C
MO

MI

499⁰C
MO

MI

(0,043

X

1,93)

NB

0,81S

C
MI

1.17S

3,18S

TB

Prüfling
χ Breite

(0,043

X

3,30)

NB

0,76

4,11S

1,17

4,11S

TB

1,47s

4,85S

TB

1

(0,036

X

3,81)

NB

3,10

2,08S

3,18S

1,14S

2,95S

TB

2

(0,056

X

5,03)

1,17

1,02

4,32S

NB

TB

3

X

NB

-

4,27S

-

NB

3,43

-

c?4

-

αο 3

^³ A

^ Fußnoten: «o

cn MO β reflektierende Fläche nach oben ^richtet

°MI = reflektierende Fläche nach unten gerichtet

S - das betreffende Material ist bei den angegebenen Ablesewerten gesplittert bzw. gesprengt worden TB = zu spröde; das betreffende Material kann zur Durchführung des Bruchtests nicht gebogen werden NB = kein Bruch, zu bildsam, um zu brechen.

Die Ergebnisse der Tabelle II zeigen, daß die vier Streifen des Prüflings 4 nach 30-minütigem Erhitzen auf 343°, 371°, 399° bzw. 499⁰C so spröde sind, daß sie zur Vorbereitung für den Bruchtest nicht mehr zu einer Schleife ausgeformt werden können. Die Streifen der Prüflinge 1 und 2 werden bis zum Erhitzen auf eine Temperatur von 371⁰C nicht zu spröde, um (noch) getestet werden zu können. Die Streifen des Prüflings 3 werden bis zu einer Erhitzungstemperatur von 399⁰C nicht zu spröde, um getestet werden zu können. Vermutlich beruht die jeweilige Versprödung auf einer beginnenden Kristallisation der jeweiligen Legierung. Der Prüfling Nr. 5 wird beim Erhitzen auf eine Temperatur von 371⁰C nicht zu spröde.

Die Ergebnisse der Tabelle II zeigen, daß die Legierungen der Prüflinge 1 und 2 zur Beschichtung mit Polytetrafluoräthylen bei Temperaturen bis zu etwa 343⁰C geeignet sind. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, daß der Temperaturbereich ohne nachteilige Wirkung auch auf über 357°C ausgedehnt werden kann. Die Legierungen der Prüflinge 3 und 5 eignen sich ohne Materialversprödung zur Durchführung von Beschichtungsverfahren bei Temperaturen bis zu und über 371⁰C Der Bruch der Prüflinge bei verschiedenen Biegeabständen (vgl. die Tabelle II) zeigt nicht deren fehlende Eignung zur Verarbeitung zu Rasierwerkzeugen, sondern lediglich die Wahrscheinlichkeit, daß ein gewisser Übergang in einen halb-kristallinen Zustand stattgefunden hat.

Nach dem Biegetest hat es sich gezeigt, daß man mit den verschiedenen Legierungen mit Ausnahme der Legierung des Prüflings 4 beschichtete Rasierwerkzeuge, wie Rasierklingen oder Rasierbänder, akzeptabler Kantenschärfe und ak-

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zeptablen Rasierkomforts herstellen kann. Es sei darauf hingewiesen, daß es für einen akzeptablen Rasierkomfort und für eine akzeptable Benutzbarkeit des Rasierwerkzeugs nicht erforderlich ist, daß man in zwei Stufen zunächst eine aus einem niedrigmolekularen Material gebildete Unterschicht und danach eine aus einem hochmolekularen Material bestehende obere endgültige Schicht vorsieht. Man erreicht denselben Rasierkomfort und dieselbe Leistungsfähigkeit des Rasierwerkzeugs auch nur mit einem einzigen Überzug, der unter Verwendung der Dispersion aus dem handelsüblichen Fluorkohlenstoff-Telomeren mit einem Molekulargewicht von etwa 20000 bei einer Temperatur innerhalb desselben Temperaturbereichs appliziert wurde. Durch die Doppelbeschichtung wird lediglich die Leistungsfähigkeit des Rasierwerkzeugs verbessert, nicht dagegen werden dessen grundlegende Eigenschaften verändert.

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Claims

Patentansprüche

1. Rasierwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens aus einem streifen- oder bandförmigen Gebilde aus einer amorphen Legierung mit 60 bis 70 Gew.-% Eisen, 2 bis 10 Gew.-# Nickel, 20 bis 30 Gew.-% Chrom und/oder Kobalt und/oder Molybdän und/oder Wolfram und 2 bis 3 Gew.-96 mindestens eines Metalloids besteht, an dem band- oder streifenförmigen Gebilde mindestens eine Schneidkante aufweist und mindestens an der Schneidkante mit einem aus einem festen Fluorkohlenstoffpolymerisat bestehenden oder ein solches Polymerisat enthaltenden haftenden Überzug versehen ist und daß das band- oder streifenförmige Gebilde und der Überzug mehr als etwa 8 min und weniger als etwa 30 min auf eine Temperatur von über etwa 330° bis unter etwa 357°C erhitzt worden sind.

2. Rasierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat aus Polytetrafluoräthylen besteht und daß auf eine Temperatur von etwa 343°C erhitzt wurde.

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ORIGINAL INSPECTED

3. Rasierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das band- oder streifenförmige Gebilde aus der amorphen Legierung mehrere Metalloide, bestehend aus Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel, Silizium, Gallium, Germanium, Arsen, Selen und Tellur, enthält.

4. Rasierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das band- oder streifenförmige Gebilde aus einer amorphen Legierung mehrere Metalloide, bestehend aus Phosphor, Bor, Kohlenstoff, Aluminium, Schwefel und Silizium, enthält.

5. Rasierwerkzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das band- oder streifenförmige Gebilde aus einer amorphen Legierung Phosphor, Bor und Kohlenstoff enthält,

6. Rasierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das band- oder streifenförmige Gebilde aus einer amorphen Legierung 10 bis 20 Gew.-% Chrom und Molybdän enthält.

7. Rasierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das band- oder streifenförmige Gebilde aus einer amorphen Legierung 10 bis 20 Gew.-# Chrom oder Molybdän enthält.

8. Rasierwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das band- oder streifenförmige Gebilde aus einer amorphen Legierung 10 bis 20 Gew.-% Chrom enthält.

9. Rasierwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem band- oder streifenförmigen Gebilde aus einer amorphen

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Legierung mit etwa 5,4 Gew.-96 Eisen, etwa 51,3 Gew.-tf Nickel, etwa 10,1 Gew.-96 Chrom, etwa 22,9 Gew.-96 Kobalt, etwa 7,5 Gew.-96 Molybdän und 2,8 Gew.-96 Bor besteht, längs eines Randes des band- oder streifenförmigen Gebildes aus einer amorphen Legierung eine Schneidkante aufweist und auf der Schneidkante mit einem aus einem festen Fluorkohlenstoffpolymerisat bestehenden oder ein solches Polymerisat enthaltenden haftenden Überzug versehen ist und daß das band- oder streifenförmige Gebilde und der Überzug mehr als etwa 8 min und weniger als etwa 30 min auf eine Temperatur von über etwa 33O°C und unter etwa 371⁰C erhitzt wurden.

10. Rasierwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat aus Polytetrafluorethylen besteht und daß auf eine Temperatur von etwa 343⁰C erhitzt wurde.

11. Rasierwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem band- oder streifenförmigen Gebilde aus einer amorphen Legierung mit etwa 65,1 Gew.-96 Eisen, etwa 9,6 Gew.-96 Nickel, etwa 17,1 Gew.-96 Chrom, etwa 6,2 Gew.-96 Kobalt, etwa 0,13 Gew.-96 Silizium und etwa 1,9 Gew.-96 Bor besteht, längs eines Randes des band- oder streifenförmigen Gebildes aus einer amorphen Legierung eine Schneidkante aufweist und auf der Schneidkante einen aus einem festen Fluorkohlenstoffpolymerisat bestehenden oder ein solches Polymerisat enthaltenden haftenden überzug aufweist und daß das band- oder streifenförmige Gebilde und der überzug mehr als etwa 8 min und weniger als etwa 30 min auf eine Temperatur von über etwa 33O°C und unter etwa 371⁰C erhitzt wurden.

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