DE69226266T2

DE69226266T2 - Beschichtetes schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE69226266T2
Application number: DE69226266T
Authority: DE
Inventors: Brian G. Stratford Ct 06497 Balistee
Original assignee: Warner Lambert Co LLC
Current assignee: Warner Lambert Co LLC
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1992-03-09
Publication date: 1998-12-17
Anticipated expiration: 2012-03-10
Also published as: JPH06508533A; AU1772292A; EP0579756B1; WO1992017323A1; DE69226266D1; MX9201490A; EP0579756A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft überzüge für Rasierabziehklingen und für Schneidklingen im allgemeinen.

2. Beschreibung verwandter Technik

Im Zusammenhang dieser Beschreibung ist ein "Rasierer" als eine in sich geschlossene Rasiereinheit mit mindestens einer Klinge, einem Klingenträger, einer am Klingenträger befestigten und unterhalb der Klinge oder den Klingen über den Träger nach außen gehenden Schutzfläche und einer die Klinge oder die Klingen bedeckenden und schützenden Kappe definiert. Der Träger und die Kappe halten zusammen die Klinge oder die Klingen in einer vorgegebenen Rasierposition. Der Rasierer kann einen daran angebrachten wegwerfbaren Griff umfassen, wobei ein als solcher wegwerfbarer Rasierer gebildet wird, oder er kann in Form einer wegwerfbaren Kassette zur Verwendung mit einem austauschbaren Griff vorliegen. In beiden Fällen sind die wegwerfbare Kassette und der Rasiererkopf des wegwerfbaren Rasierers im wesentlichen identisch. Der Ausdruck "Rasierer" kann sich auch auf Einsetzmechanismen anderer Rasiermechanismen mit einer oder zwei Kanten in gleicher Weise beziehen.
Die in modernen Rasierern verwendeten Klingen umfassen eine Vielzahl von Eigenschaften, die zur Bildung eines effizienten und bequemen Rasiervorgangs wechselwirken. Eine Rasiererabziehklinge ist weitaus schärfer als gewöhnliche technische Rasierklingen oder -messer. Diese Schärfe kann in Form des "Endspitzenradius" ausgedrückt und gemessen werden. Rasierabziehklingen weisen gewöhnlich Endspitzenradien von etwa 500 - 600 Å oder weniger auf, während technische Rasierklingen, Schneidemesser u.dgl. gewöhnlich Endspitzenradien von mehrerem Tausend Å aufweisen. Darüber hinaus weisen moderne Rasierabziehklingen Gleitüberzüge, z.B. Überzüge aus Fluorkohlenwasserstoffpolymeren, auf den Schneidkanten auf. Das Gleitmittel reduziert die durch Befassen der Klinge mit den einzelnen Barthäaren erzeugten Reibungskräfte und verringert dadurch materiell den Widerstand oder das "Ziehen", das (den) der Benutzer beim Rasieren registriert. Da die Erfordernisse für einen Rasierer im Vergleich zu anderen Arten von Schneidwerkzeugen spezielle sind, ist es nicht immer leicht, die Eigenschaften eines Rasierers auf der Basis eines Schneidwerkzeugs mit ähnlichen Merkmalen vorherzusagen.
Damit sie nach modernen Standards als zufriedenstellend angesehen wird, sollte eine Abziehrasierklinge für viele Rasuren verwendbar bleiben. Die Klinge sollte während dieser wiederholten Rasuren trotz der Belastung mit den physikalischen Wirkungen des Kontakts mit dem Bart und der Haut und trotz der Belastung mit den chemischen Wirkungen von Wasser, Seifen u.dgl., die in der Rasierumgebung auftreten, eine scharfe Kante behalten und das Gleitmittel behalten. Die Abziehrasierklinge muß für eine effiziente und wirtschaftliche Massenproduktion ausgelegt sein. Sie muß Verschiffung, Lagerung und Behandlung unter üblichen Bedingungen ohne besondere Vorkehrungen aushalten. Alle diese Faktoren zusammen bilden eine gewaltige technische Herausforderung.
Typischerweise sind die Schneidkanten einer Rasierklinge mit einem dünnen Metallüberzug überzogen, wodurch das darunter liegende Substrat aus rostfreiem Stahl eine verstärke Dauerhaftigkeit und Korrosionsfestigkeit erhält. Dieser Überzug, üblicherweise Chrom oder eine Chrom/Platin-Legierung, wird in einer Dicke von nur einigen Hundert Angström abgelagert, wobei der Endspitzenkrümmungsradius auf etwa 500 Å gehalten wird, um die Klingenschärfe beizubehalten. Nach der Applikation des Metallüberzugs kann ein Film aus einem Fluorpolymer auf die Klingenkante appliziert werden, um Komfort während der Rasur zu liefern. Die Bindekräfte zwischen dem dünnen Film und dem Substrat und zwischen dem dünnen Überzug und dem Polymerfilm sollten größer als die an der Klingenkante während der Rasur auftretenden mechanischen Kräfte sein. Liegen die mechanischen Kräfte über einer der Bindekräfte, kann sich der Polymerfilm schichtweise vom dünnen Film ablösen oder kann sich der dünne Überzug schichtweise vom Substrat ablösen und dabei den Polymerfilm mitnehmen. Beide Zustände führen zu Brüchen, Schnitten und starker Beeinträchtigung des Rasierkomforts. Jeder mögliche Überzugswerkstoff muß daher am Substrat gut haften und ferner eine gute Haftung mit dem Polymerüberzug aufweisen. Chrom und Chrom/Platin-Legierungen weisen diese günstigen Hafteigenschaften auf, wobei jedoch die Suche nach anderen kostengünstigeren und einfacheren Überzügen weitergeht.
Wichtige Parameter, wie Klingenbeständigkeit, Komfort und Sicherheit, werden durch die verwendete Art des dünnen Filmüberzugswerkstoffs und der Applikationstechnik beeinflußt. Überzüge aus bestimmten metallischen, intermetallischen und keramischen Verbindungen, die viel härter als das Chrom oder Chrom/Platin-Legierungen sind und eine ausreichende Haftfestigkeit am Substrat und Polymerfilm bieten, können gegenüber den Chrom- oder Chrom/Platin-Überzügen verbesserte Rasiereigenschaften aufweisen.
Typische moderne Rasierabziehklingen umfassen ein Substrat aus rostfreiem Stahl, z.B. einen eisen- und chromhaltigen martensitischen rostfreien Stahl, zusammen mit einem mindestens entlang der Schneidkante der Klinge über dem Substrat aus rostfreiem Stahl liegenden harten Überzug aus Chrom oder Chromnitrid. Das Fluorpolymergleitmittel, z.B. Polytetrafluorethylen, liegt über dem harten Überzug und haftet auf diesem. Der harte Überzug kann eine Dicke in der Größenordnung von einigen Hundert Å aufweisen.
Der harte Überzug wird durch ein als Beschichtung durch Vakuumzerstäubung bzw. Sputtern bekanntes Verfahren appliziert. Wie im folgenden weiterdiskutiert wird, wird Sputtern gewöhnlich in einer gesteuerten Atmosphäre, typischerweise einem Edelgas bei äußerst geringen Drücken, durchgeführt. Nach dem Verfahren des Sputterns werden die halbfertigen Klingen mit dem darauf befindlichen harten Überzug aus der gesteuerten Atmosphäre entfernt. Die Klingen werden mit dem Gleitmittel beschichtet, indem eine Dispersion des Fluorkohlenwasserstoffpolymers in einem flüchtigen flüssigen Lösungsmittel appliziert, das Lösungsmittel abgedampft und anschließend das zurückbleibende Gleitmittel durch Erhitzen geschmolzen wird. Obwohl die Schmelzstufe typischerweise in einer inerten Atmosphäre durchgeführt wird, werden die Klingen während der Applikation der Dispersion des Gleitmittels und während etwaiger Lagerungsperioden zwischen der Applikation des harten Überzugs und der Applikation der Dispersion des Gleitmittels üblicher Raumluft ausgesetzt.
Die US-A-3 774 703 beschreibt eine Rasierklinge mit zwei unterschiedlichen, aufeinander abgelagerten Überzügen. Der er ste Überzug wird zur Festigung der Schneidkante, zur Verringerung ihrer Schädigung und zur Verringerung von Korrosion eingesetzt. Die Funktion des zweiten Überzugs ist die Bereitstellung einer Oberfläche, die einer Abnutzung während des Rasierens widersteht. In der US-A-3 774 703 ist ferner eine optionale dritte Schicht auf dem zweiten Überzug beschrieben.
GB-B-2 416 887 beschreibt eine Schneidklinge, insbesondere eine Rasierklinge, umfassend ein Substrat; einen harten haftenden Überzug auf dem Substrat, welcher den einzigen derartigen Überzug auf dem Substrat darstellt, und einen kompatiblen Film.
Rasierer, die Klingen gemäß diesem allgemeinen Aufbau enthalten, wurden bisher insofern: als hochwertig angesehen, als sie eine gute Kombination von Rasierleistung, Beständigkeit und geringen Kosten bieten. Dennoch besteht noch ein Bedarf nach weiteren Verbesserungen.
Eine Forschungsrichtung auf dem Gebiet von Rasierern bestand in der Entwicklung eines harten Überzugs, der als Ersatz für Chrom in der Klinge verwendet werden konnte. Gewöhnliche Schneidwerkzeuge werden aufgrund der allmählichen abtragen den Abnutzung ihrer Schneidkanten stumpf und nicht verwendbar. Die Beständigkeit gegen diese Art Abnutzung betrifft typischerweise die Härte und Haftung der verschiedenen Schichten an den einzelnen benachbarten Schichten. Die Sprödigkeit der Klinge beeinflußt ebenfalls die Beständigkeit der Klinge. Diese Eigenschaften sind alle Teil der "Abnutzungsbeständigkeit" der Klinge. Chrom wurde als Überzug zur Steigerung der Gesamthärte des Schneidwerkzeugs verwendet. Dieser Versuch wurde ebenfalls bei Rasierklingen durchgeführt. Es gibt jedoch viele Werkstoffe, die härter als Chrom sind. Theoretisch könnte jeder derartige harte Werkstoff ein Kandidat für Versuche sein. Die Schneidkanten von Rasierabziehklingen werden jedoch normalerweise nicht auf die gleiche Weise wie Schneidwerkzeuge stumpf. Die sehr scharfen dünnen Kanten von Rasierabziehklingen werden normalerweise aufgrund mikroskopischer Brüche der Kanten, die durch die außergewöhnlich geringe Dicke der Klinge bewirkt werden, stumpf. Daher korreliert die Härte allein nicht immer gut mit der Beständigkeit der Klingenkante bei einer Rasierabziehklinge.
Ein Überzug für eine Rasierabziehklinge muß ferner mit dem Gleitfilm und mit den zur Applikation des Gleitmittels verwendeten Prozessen kompatibel sein. Insbesondere muß das Gleitmittel an dem harten Überzug haften, damit beim Einsatz ein beständiger Gleiteffekt bereitgestellt wird. Die Haftung zwischen harten Überzugswerkstoffen und Gleitmitteln ist nicht vorhersagbar. Viele sonst geeignete harte Überzugswerkstoffe sind mit Gleitmitteln insofern inkompatibel, als das Gleitmittel nicht in zufriedenstellendem Maße haftet. Natürlich muß der Überzug auch mit dem darunterliegenden Substrat kompatibel sein. Aus diesen und anderen Gründen war die Suche nach besseren harten Überzügen zur Verwendung bei Rasierabziehklingen bisher nicht voll erfolgreich.
Andere versuchten, den Fluorpolymerfilm an den Überzug und den Überzug an das Substrat unter Verwendung verschiedenster Techniken zu binden. Beispielsweise wurden in der US-A- 4 102 046, die am 25. Juli 19978 erteilt wurde, Bis(chloralkyl)vinylphosphonate einem Fluorkohlenwasserstoff zugesetzt, um eine stärkere Haftung an aus Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Wolfram, Titan oder Tantal bestehenden Überzügen bereitzustellen. Während das modifizierte Polymer offensichtlich an die Überzüge band, erwies sich die Haftung an Wolfram und Titan als die von den getesteten am wenigsten zufriedenstellendste.
In der am 17. Juni 1980 erteilten US-A-4 208 471 wurden cyclische Polysiloxanharze mit Hydroxy-Funktionen und Verbindungen der Formel CH&sub2;CRCOOCH&sub2;CHCH&sub2; mit R gleich H oder CH&sub3; als Überzugsmittel über Stahl, Aluminiumlegierung, Aluminiumblech, Zinnblech, Zinnfolie, Bronze, Kupfer, Silber, Glas und Acrylkunststoffplatten eingesetzt.
Die am 12. Juni 1990 erteilte US-A-4 933 058 war auf eine Stahlklinge mit einem Überzug von 2000 - 3000 Å aus Titannitrid gerichtet. In dem Patent wurde angegeben, daß geeignete Überzugswerkstoffe Metalloxide, -nitride, -carbide und -boride sowie Gemische aus einem Metall und einen Oxid, Nitrid oder Carbid hiervon umfaßten. Spezifische Beispiele für Überzugswerkstoffe sind Aluminiümoxid (Saphir), Wolframcarbid, Titannitrid, Bornitrid, Gemische aus Bor und Bornitrid und diamantähnlicher Kohlenstoff. Das Patent gibt auch an, daß Mehrschichtüberzüge ebenfalls akzeptable Überzüge darstellen, z.B. ein erster Überzug aus Titannitrid unter einem zweiten Überzug aus Bor/Bornitrid und ein erster Überzug aus Chrom oder Titan unter einem zweiten Überzug aus diamantähnlichem Kohlenstoff.
Borcarbid wurde allein oder in Kombination mit Silicium als Überzugswerkstoff für eine Rasierklinge in der allgemein erteilten US-A-218 637, eingereicht am 13. Juli 1988, vorgeschlagen. Borcarbid kann jedoch verschiedene nicht vorhersagbare Fehlerarten aufweisen und ist daher für eine kommerzielle Entwicklung in industriellem Maßstab nicht voll geeignet.
Überraschenderweise stellte sich heraus, daß bestimmte Verbindungen und Gemische, die im folgenden angegeben sind, die Eigenschaften sowohl guter Härte als auch guter Haftfestigkeit aufweisen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung umfaßt ein Schneidwerkzeug, z.B. eine Rasierklinge, mit einem Substrat; einem harten haftenden Überzug auf dem Substrat, welches den einzigen derartigen Überzug auf dem Substrat darstellt; sowie einem kompatiblen Film. Der Überzug ist aus der Gruppe Gemisch aus Chrom und Borcarbid und Siliciumcarbid, oder Titandibond; keramisches Material und Bindemittel mit bis zu 20 Gew.-% metallischen Verbindungen; Gemische von diesen; und Titancarbonitrid ausgewählt. Die Erfindung umfaßt ferner keramische Verbindungen mit einem Bindemittel mit bis zu 20 Gew.-% metallischen Verbindungen. Der Überzug wird dann mit einem Film, vorzugsweise einem Fluorkohlenwasserstoffpolymer, wie Vydax, überzogen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Diagramm einer voll bearbeiteten Rasierklingenkante im Querschnitt.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der im Beispiel verwendeten Zerstäubungsapparatur. Das nicht angegebene Vakuumpumpensystem besteht aus einer mechanischen Grobvakuumpumpe und einer Tieftemperaturhochvakuumpumpe.
Fig. 3A und 3B zeigen die Gesamteigenschaften von mit Titancarbonitrid oder Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 4A und 4B zeigen die Komfortgrade von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen.
Fig. 5A und 5B zeigen die Gütegrade von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen.
Fig. 6A und 6B zeigen die Sicherheitsgrade von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen.
Fig. 7A und 7B zeigen die Gesamteigenschaften von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Wolframcarbid überzogenen Klingen.
Fig. 8A und 8B zeigen die Komfortgrade von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Wolframcarbid überzogenen Klingen.
Fig. 9A und 9B zeigen die Gütegrade von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Wolframcarbid überzogenen Klingen.
Fig. 10A und 10B zeigen die Sicherheitsgrade von mit Titancarbonitrid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Wolframcarbid überzogenen Klingen.
Fig. 11A und 11B zeigen den Gesamtvergleich zwischen mit Wolframcarbid überzogenen Klingen und mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 12A und 12B zeigen die Komfortgrade von mit Wolframcarbid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 13A und 13B zeigen die Gütegrade von mit Wolframcarbid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 14A und 14B zeigen die Sicherheitsgrade von mit Wolframcarbid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 15A und 15B zeigen den Gesamtvergleich von mit Zirkoniumnitrid überzogenen Klingen im Vergleich zu mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 16A und 16B zeigen die Komfortgrade von mit Zirkoniumnitrid überzogenen Klingen und mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 17A und 17B zeigen die Gütegrade von mit Zirkoniumnitrid überzogenen Klingen und mit Chrom überzogenen Klingen.
Fig. 18A und 18B zeigen die Sicherheitsgrade von mit Zirkoniumnitrid überzogenen Klingen und mit Chrom überzogenen Klingen.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Gemäß den obigen Ausführungen umfaßt die Erfindung drei Bestandteile:
(a) ein Substrat;
(b) einen Überzug und
(c) einen Film.
Der Film besteht vorzugsweise aus einem günstigerweise ein fluoriertes Polyolefin umfassenden Gleitmittel. Im wesentlichen aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehende Gleitmittel sind besonders bevorzugt. Das Substrat umfaßt vorzugsweise eine Stahllegierung, z.B. einen rostfreien Stahl, der Eisen und Chrom umfaßt. Günstigerweise liegt der harte Überzug direkt über der Stahllegierung und haftet an dieser.
Eine Klinge gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein flaches streifenartiges Substrat. Das Substrat kann im wesentlichen aus einem beliebigen, üblicherweise für übliche bekannte Rasierklingen verwendeten Werkstoff bestehen. Von diesen Werkstoffen sind eisenhaltige Metalle, wie rostfreie Stähle, bevorzugt. Besonders bevorzugt sind martensitische rostfreie Stähle der üblicherweise im Handel als "400-Reihe" bezeichneten Art. Diese Stähle bestehen aus mindestens etwa 80% Fe und mindestens etwa 10% Chrom. Rostfreier Stahl 440A, der im wesentlichen aus etwa 13 - 15% Cr, etwa 0,7% C und dem Rest Fe besteht, ist besonders bevorzugt.
Üblicherweise befinden sich eine erste grobgehonte oder hintere Schlifffläche, eine zweite Basisschlifffläche und eine dritte feingehonte oder vordere Schlifffläche auf mindestens einer Seite eines Substrats oder mindestens auf einer Schneidkante. Eine feingehonteoder vordere Schlifffläche, eine grobgehonte oder hintere Schlifffläche und eine Basisschlifffläche befinden sich ferner auf der entgegengesetzten Seite der Schnittkante des Substrats. Die vorderen Schliffflächen schneiden einander am äußersten Teil der Kante. Die Schliffflächen werden durch übliche bekannte Verfahren, wie Schleifen, Honen u.dgl., ausgebildet. Die Geometrie der Schliffflächen kann ebenso die übliche sein und der für die Schliffflächen einer üblichen Rasierklinge aus chrombeschichtetem rostfreiem Stahl verwendeten entsprechen. Typischerweise wird durch die sich schneidenden vorderen Schliffflächen des Substrats ein Kantenradius von nicht mehr als etwa 300 Å definiert. Fur eine zweischneidige Klinge wird die gleiche Schliffflächenanordnung auf einer zweiten, der erstgenannten Schnittkante entgegengesetzten Schnittkante bereitgestellt.
Nach der Bildung der Schliffflächen werden die Klingen durch ein übliches nasses Reinigungsverfahren, das ein Waschen in geeigneten Lösungsmittellösungen zur Entfernung von Abfall und Fett, die als Rückstände der Schleif- oder Honprozesse zurückblieben, umfassen kann, gereinigt.
Nach dieser vorläufigen Reinigungsstufe wird die Klinge einer Reinigungsstufe durch Sputtern unterzogen. Vorzugsweise wird die Klinge als Teil eines Stapels aus Klingen ausgerichtet, wobei die Schliffflächen- oder Schneidkanten, und zwar die aller Substrate im Stapel gefluchtet sind. Der Stapel wird in einer Kammer der Zerstäubungsapparatur plaziert. Eine übliche Vakuumpumpvorrichtung wird in Betrieb gesetzt, um die Kammer auf einen niedrigen unter Atmosphärendruck liegenden Druck, typischerweise etwa 10&supmin;&sup7; bis 10&supmin;&sup6; mmHg zu bringen, bei dem dann eine übliche Gaszufuhrapparatur in Betrieb gesetzt wird, um die Kammer mit einem Edelgas, wie Argon, zu füllen und den Druck in der Kammer bei etwa 10&supmin;³ bis 10&supmin;² mmHg zu halten. Dann wird eine Energie versorgung zum Zerstäuben in Betrieb gesetzt, um zwischen dem Stapel der Substrate und dem Kammerboden eine Radiowechselfrequenz ("RF") oder ein Gleichstrom ("DC")-Potential anzulegen. Gewöhnlich kann die angelegte Energiedichte etwa 0,1 W/cm² bis etwa 1,0 W/cm², bezogen auf die Projektionsfläche der langen Seiten des Stapels, d.h. die auf die durch die Schneidkanten definierten Ebenen projizierte Fläche des Stapels, betragen. Die Wechselspannung erzeugt in dem Niedrigdruckgas im Inneren der Kammer eine elektrische Entladung, wodurch das Gas in ein Plasma oder ein Gemisch positiv geladener Ionen und Elektronen umgewandelt wird. Aufgrund des bekannten "Diodeneffekts" des Plasmas erhält der Stapel der Substrate gegenüber dem Plasma ein negatives Potential. Unter dem Einfluß dieses Potentials beschießen positiv geladene Ionen aus dem Plasma die freiliegenden Kanten der Substrate. Alternativ kann die Energieversorgung so angeordnet sein, daß die Substrate mit oder ohne einer Wechseloder RF-Spannung ein negatives DC-Potential erhalten. Ein DC-Potential verursacht in ähnlicher Weise eine elektrische Entladung und verursacht in ähnlicher Weise einen Beschuß der Substrate durch Ionen aus dem Plasma. Durch Reinigung durch entweder DC- oder RF-Sputtern entfernen die beschießenden Ionen unerwünschtes Material von den Oberflächen der Schliffflächen.
Das entfernte Material in Form von hochenergetischen neutralen Atomen gelangt in den Dampfzustand und gelangt aus der Kammer oder wird an den Wänden der Kammer abgelagert. Durch diesen Vorgang des Zerstäubens werden Spuren von Verunreinigungen von den Oberflächen der Substrate, insbesondere auf den Schliffflächen, entfernt. Es ist von Bedeutung, dieses Befreien von Verunreinigungen durch Sputtern einige Zeit fortzusetzen. Insbesondere ist es günstig, in der Zerstäubungsreinigungsstufe jegliche auf diesen Oberflächen verbleibenden Spuren von Sauerst6?f zu entfernen. Obwohl rostfreie Stähle gewöhnlich als oxidationsbeständige Werkstoffe angesehen werden, sollte berücksichtigt werden, daß die Oberfläche eines Substrats aus rostfreiem Stahl - wobei die ersten paar Atomschichten die Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Umgebung bilden - wesentliche Mengen an adsorbiertem Sauerstoff, Eisenoxiden, Chromoxiden oder Kombinationen von diesen enthalten kann, wenn die Substrate gewöhnlicher Raumatmosphäre ausgesetzt waren. Diese Reinigungsstufe durch Sputtern entfernt diese ersten paar Atomschichten und entfernt dadurch adsorbierten Sauerstoff, Oxide und andere Verunreinigungen. Die zum Erreichen eines akzeptablen Grades an Oberflächenreinheit erforderliche Zeit variiert in Abhängigkeit vom Gasdruck, der angelegten Spannung und der physikalischen Konfiguration der Zerstäubungsapparatur. Typischerweise ergeben mindestens etwa 5 min bis etwa 50 min oder mehr und noch typischer etwa 10 min bis etwa 30 min Substratschliffoberflächen, die im wesentlichen frei von Sauerstoff in entweder nicht kombinierter oder Oxidform und auch im wesentlichen frei von anderen Verunreinigungen sind.
Anschließend an die Zerstäubungsreinigungsstufe werden die Substrate einer Zerstäubungsbeschichtungsstufe unterzogen. Die Substrate werden in einer nichtoxidierenden Atmosphäre, z.B. einem Edelgas oder einem reduzierenden Gas, oder im Hochvakuum zwischen diesen Stufen gehalten. Typischerweise wird die Zerstäubungsbeschichtungsstufe in der gleichen Apparatur wie der für die Zerstäubungsreinigungsstufe verwendeten durchgeführt. Die Zerstäubungsbeschichtungsstufe wird unmittelbar nach der Zerstäubungsreinigungsstufe durchgeführt.
Die Zerstubungsbeschichtungsstufe wird ferner unter Verwendung einer Edelgasatmosphäre, wie Argon, durchgeführt oder es wird hierbei Stickstoff oderein anderes Gas eingesetzt. Üblicherweise wird die Zerstäubungsbeschichtungsstufe bei einem Druck zwischen etwa 10&supmin;³ und 10&supmin;² mmHg und vorzugsweise von etwa 4 x 10&supmin;³ mmHg durchgeführt. Bei der Zerstäubungsbeschichtungsstufe liegen die Targets gegenüber den Kanten der gestapelten Substrate. Jedes Target enthält das als harter Überzug auf den Substraten abzulagernde Material. Vorzugsweise können die Targets ein Bindemittel enthalten.
Bindemittel sind Materialien, die den Targets zur Steigerung der thermischen Leitfähigkeit des Targets zugesetzt werden. Bei großtechnischen Anwendungen ist DC-Magnetron-Sputtern wegen der erhaltenen hohen Ablagerungsraten bevorzugt. Diese Technik verursacht jedoch beim Target einen Wärmeschock und Bindemittel, üblicherweise Metalle, füllen die Kristalleerstellen zwischen den Keramikmolekülen und binden dadurch das System. Vorzugsweise werden Bindemittel aus Cobalt und Nickel und Mischungen derselben ausgewählt. Üblicherweise sind Bindemittel in einer Menge von weniger als etwa 20 Gew.-%, bezogen auf das Target, zweckmäßigerweise etwa 5 - 15 Gew.-% und vorzugsweise etwa 10 Gew.-% vorhanden.
Jedes Target wird von einem üblichen Targethalter des üblicherweise in einer Zerstäubungsapparatur verwendeten Typs gehalten. Während des Vorgangs der Zerstäubungsbeschichtung wird die Energieversorgung betrieben, um den Stapel der Klingen auf dem Grundpotential zu halten und zwischen den Targets und der Kammerwand ein RF-Potential anzulegen. Auch hier erzeugt das angelegte RF-Potential wiederum eine elektrische Entladung im Gas innerhalb der Kammer, wobei das Gas in ein Plasma umgewandelt wird. Unter dem Einfluß des Diodeneffekts erhalten die Targets ein negatives Potential gegenüber dem Plasma, so daß positiv geladene Ionen aus dem Plasma jedes Target beschießen und Material aus diesem entfernen. Anstelle des RF-Potentials kann ein DC-Potential angelegt werden, wenn das Target ein elektrischer Leiter ist oder mit diesem in Verbindung Ferner können Zerstäubungsapparatur und -techniken bekannte Zerstäubungshilfsmittel einsetzen. Beispielsweise kann zur Förderung des Zerstäubens durch den bekannten Magnetroneffekt ein Magnetfeld in der Nähe des Targets angelegt werden. Auch können sich der Stapel der Substrate und/oder die Targets relativ zueinander bewegen, um die Gleichförmigkeit der Zerstäubungsbedingungen entlang der Länge der einzelnen Schneidkanten zu erhöhen.
Das aus den Targets gelöste Material lagert sich auf den Substraten ab und insbesondere auf deren freigelegten Schnittflächen als Überzug, der direkt über dem eisenhaltigen Material der Substrate liegt und an diesem haftet. Das Material aus dem Target lagert sich als im wesentlichen homogener amorpher Überzug ab. Da die Substrate, wie angegeben, während der Zerstäubungsbeschichtungsstufe in einem Stapel angeordnet sind, gelangen die zerstäubten Atome im allgemeinen, bezogen auf jede Schneidkante des Substrats, von vorne nach hinten, bevor sie auf das Substrat auftreffen. Jede Schicht ragt in Richtung nach vorne über den äußersten Teil der Klinge hinaus, so daß sich die beiden Schichten miteinander mischen. Die vermischten Schichten definieren den äußersten Rand oder den äußersten Teil der Schneidkante. Der harte Überzug auf der zweiten Schneidkante jeder Klinge ist praktisch der gleiche.
Der hier unter Bezug auf eine über einer Substratoberfläche liegende harte Überzugsschicht verwendete Ausdruck "Dicke" bezieht sich auf die zur Ebene der darunterliegenden Oberfläche senkrechte Abmessung. Die Dicke der einzelnen harten Überzugsschicht nimmt fortschreitend in Richtung nach hinten, vom äußersten Rand der Schneidkante weg, zu. Üblicherweise beträgt die mittlere Dicke jeder harten Überzugsschicht auf den vorderen, dem vorderen äußersten Teil des Substrats am nächsten liegenden Schliffflächen zwischen etwa 100 und etwa 400 Å, zweckmäßigerweise zwischen etwa 150 und etwa 300 Å und vorzugsweise zwischen etwa 200 und 250 Å. Die Abmessung d von Spitze zu Spitze oder von vorne nach hinten zwischen dem vorderen äußersten Teil des Substrats und dem vorderen äußersten Teil des harten Überzugs beträgt günstigerweise zwischen etwa 200 und etwa 900 Å, zweckmäßigerweise zwischen etwa 300 und 700 Å und vorzugsweise zwischen etwa 500 und etwa 600 Å. Sowohl die mittlere Überzugsdicke als auch der Spitze-Spitze-Abstand von nehmen mit fortschreitendem Zerstäubungsbeschichtungsprozeß zu.
Die zur Ablagerung des harten Überzugsmaterials bis zur gewünschten Überzugsdicke und dem gewünschten Spitze-Spitze- Abstand erforderliche Zeit hängt von der Geometrie der Zerstäubungsapparatur, dem Gasdruck und der angelegten Spannung ab.
Die die Ablagerungsrate verschiedenster Werkstoffe bei Zerstäubungsverfahren im allgemeinen bestimmenden Faktoren sind Fachleuten auf dem Gebiet des Sputterns wohlbekannt. Die gleichen Faktoren treffen bei der vorliegenden Zerstäubungsbeschichtungsstufe zu. Beispielsweise sei hier nur angegeben, daß eine höhere Energiezufuhr beim Zerstäuben zur Bildung einer höheren Ablagerungsrate führt. Unter typischen Bedingungen, wobei eine RF-Zerstäubungsleistungsaufnahme von etwa 1 bis etwa 30 und günstigerweise etwa 6 W/cm², bezogen auf die Zerstäubungsfläche des Targets, erfolgt, kann der Ablagerungsprozeß in zwischen etwa 5 min und etwa 50 min, typischerweise zwischen etwa 20 min und etwa 40 min und vorzugsweise in etwa 30 min beendet werden. Durch Zerstäubungsprozesse, bei denen Überzüge der im vorhergehenden genannten bevorzugten Dickewerte innerhalb der bevorzugten Zeiten abgelagert werden, werden im allgemeinen ein Überhitzen oder andere nachteilige Wirkungen aüf die Substrate oder Überzüge nicht verursacht.
Unter der Voraussetzung, daß die Schliffoberflächen während der Zerstäubungsreinigungsstufe peinlichst gereinigt werden, kann der Überzug fest an den Schliffoberflächen haften. Gewöhnlich sind zur Erzielung einer guten Haftung keine speziellen Zerstäubungstechniken oder -stufen außer der Stufe der sorgfältigen Zerstäubungsreinigung anzuwenden. Wie dies auf dem Gebiet des Sputterns wohlbekannt ist, kann die Haftung zwischen einem Überzug und den Substraten durch Techniken, wie Ionenimplantation, wobei ein Teil des zerstäubten Targetmaterials ionisiert und über ein angelegtes elektrisches Potential in Richtung auf das Substrat beschleunigt wird, verstärkt werden. Derartige bekannte zusätzliche Techniken sind jedoch im allgemeinen nicht notwendig.
Die aus der Zerstäubungsbeschichtungsstufe erhaltenen halb fertiggestellten Klingen, die die Substrate mit den harten Überzügen darauf umfassen, werden aus der Zerstäubungskammer entfernt. Auf den Klingen wird dann ein polymeres Gleitmittel abgelagert, indem beispielsweise die Klingen mit einer Dispersion des Polymers in einem flüchtigen flüssigen Träger in Kontakt gebracht werden.
Die Dispersion kann mit einer üblichen Sprühdüse auf die offenliegenden Schneidkanten der Klingen gesprüht werden. Eintauchen oder andere übliche Techniken der Flüssigkeitsapplikation können als Alternativen zum Sprühen angewandt werden. Wenn das Polymer in Pulverform vorliegt, können übliche Techniken der Pulverapplikation verwendet werden. Die Stufe der Polymerablagerung und jegliche Lagerung und Behandlung zwischen dem Hartbeschichten und der Polymerablagerung können in gewöhnlicher Luftatmosphäre durchgeführt werden. Anschließend an die Stufe der Polymerablagerung werden die Klingen in einem üblichen mit einer Gaszufuhrapparatur versehenen Industrieofen einer Wärmebehandlung unterzogen. Die Gaszufuhrvorrichtung wird zur Aufrechterhaltung einer nichtoxidierenden Atmosphäre im Ofen, z.B. einer reduzierenden oder inerten Atmosphäre, während der Wärmebehandlung betrieben. Die Wärmebehandlung wird bei oder oberhalb der Schmelztemperatur des Polymers und vorzugsweise bei etwa der Schmelztemperatur des Polymers während einer zum Schmelzen des Gleitmittels zu einem über dem harten Überzug liegenden zusammenhängenden Gleitmittelüberzug ausreichenden Zeitspanne durchgeführt. Die Dicke des Gleitmittelüberzugs hängt von der Menge des angewandten Gleitmittels ab. Vorzugsweise besteht die angewandte Menge des Gleitmittels aus der zur Bildung eines zusammenhängenden Überzugs auf den Bereichen des harten Überzugs, die über den vorderen Schliffflächen liegen, erforderlichen minimalen Menge. Etwas Gleitmittel kann jedoch auch auf anderen Flächen der Klinge appliziert werden, was jedoch nicht wesentlich ist.
Das Gleitmittel besteht vorzugsweise aus einem fluorierten Polyolefin oder einem Copolymer oder einer Mischung, die das fluorierte Polyolefin umfassen. Vorzugsweise besteht es aus Vydax. Das Gleitmittel umfaßt daher üblicherweise Polymere mit einer Hauptkette oder einem Rückgrat, die hauptsächlich aus wiederkehrenden Einheiten -CF&sub2;- bestehen. Das Gleitmittel umfaßt zweckmäßigerweise Polytetrafluorethylen ("PTFE") und besteht vorzugsweise im wesentlichen aus PTFE. Das Molekulargewicht von PTFE liegt günstigerweise zwischen etwa 10 000 und 50 000, wobei 30 000 besonders bevorzugt ist.
Eine günstige Dispersion von PTFE mit einem Molekulargewicht von 30 000 in einem Lösungsmittel aus einem flüchtigen Fluorkohlenwasserstoff ist im Handel unter dem registrierten Warenzeichen VIDAX 1000 der Dupont Company, Wilmington, Delaware, USA, erhältlich. Andere PTFE-Dispersionen sind unter dem registrierten Warenzeichen "Fluron" von ICI Chemical Industries aus Großbritannien erhältlich. Zur Verwendung beim vorliegenden Verfahren geeignetes PTFE mit htherem Molekulargewicht wird unter dem registrierten Warenzeichen "Teflon" durch die DuPont Company verkauft.
Wie im vorhergehenden angegeben, bestimmt das abgelagerte harte Überzugsmaterial den äußersten Rand 42 der Schneidkante der Klinge. Die Schärfe der Kante an diesem äußersten Rand läßt sich in Form des Radius R der äußersten Spitze, d.h. dem Krümmungsradius der Oberfläche des harten Überzugs am Rand ausdrücken. Der Radius R der äußersten Spitze wird normalerweise mittels eines Rasterelektronenmikroskops gemessen. Das Gleitmittel wird jedoch bei der Messung des Radius der äußersten Spitze nicht berücksichtigt. Im Rahmen dieser Beschreibung unter Bezug auf eine mit einem Gleitmittel beschichtete Klinge ist der Ausdruck "Radius der äußersten Spitze" als auf den Radius ausschließlich des Gleitmittels bezogen zu verstehen.
Überzüge aus Chrom oder Chrom/Platin-Legierung waren in der Industrie viele Jahre lang der Standard. Der Überzug war aufgrund der Tatsache, daß er nicht nur gut an der Kante der Klinge aus rostfreiem Stahl haftet, sondern der auf der auf den Rasierklingen aus Chrom oder Chrom/Platin-Legierung abgelagerte Überzug aus Fluorpolymer gut am Chrom oder der Chrom/Platin-Legierung haftet, erfolgreich. Dieser Überzug aus Fluorpolymer liefert den zusätzlichen Komfort. Das Verlorengehen dieses Überzugs aus Fluorpolymer während des Gebrauchs führt zu einer Klinge, die in unbequemer Weise an den Barthaaren "zieht", wodurch die Klinge weniger bequem zu gebrauchen ist. Der Verlust des Überzugs aus Fluorpolymer kann auf zwei Arten erfolgen. Zunächst kann sich der den Träger des Polymers bildende Überzug vom Substrat lösen. Dann geht auch der Fluorpolymerfilm verloren, da sich der Überzug aus Fluorpolymer oben auf dem harten Überzug befindet. Zweitens kann sich das Fluorpolymer vom Überzug ablösen. Daher muß jeder harte Überzug zur Verbesserung der Rasiereigenschaften eine hohe Affinität für sowohl das Substrat aus rostfreiem Stahl als auch den Fluorpolymerfilm aufweisen.
Es wurden durch die Industrie viele harte feuerfeste Materialien zur Verwendung als Überzüge auf Schneidwerkzeugen untersucht. Viele dieser Materialien zeigen schlechte Haftung am Substrat, wodurch sie entweder als Kandidaten ausfallen oder die Einführung einer Zwischenschutzschicht zur Förderung der Haftung erfordern. Andere Werkstoffe zeigen eine relativ hohe Haftung am Substrat und werden als Kandidaten für einen akzeptablen Überzug nur ausgeschlossen, wenn der Fluorpolymerfilm nicht ausreichend am Überzug haftet. Diese Erfindung liefert einen Überzug aus einer einzigen Schicht aus einem Werkstoff, der viel härter als Chrom oder eine Chrom/Platin-Legierung ist, wobei der Überzug gut am Substrat haftet und ebenfalls gut am Fluorpolymerüberzug haftet.
Ein für die Applikation interessanter Werkstoff ist Titancarbid, ein extrem harter feuerfester Werkstoff. Bei Ablagerung auf Klingenkanten durch Zerstäuben zeigt Titancarbid eine ausreichende Haftung am Substrat. Aufgrund ungenügender Haftung am Fluorpolymerfilm wird jedoch nach zwei oder drei Rasuren bei einer Klinge mit einem Titancarbidüberzug der Rasierkomfort auf ein nicht akzeptables Niveau verschlechtert.
Bei der Durchführung von Zerstäubungsablagerungen unter Verwendung von Targets aus Titancarbid in der standardmäßigen inerten Argonatmosphre unter Hinzufügen eines Partialdrucks von Stickstoffgas, um die Bildung der Titancarbonitridphase zu ermöglichen, wurden jedoch bessere Ergebnisse erhalten. Dieser Film, der eine ähnlichehärte wie die Titancarbidphase zeigte, wies eine verstärkte Haftung am Substrat und überraschenderweise eine sehr gute Haftung am Fluorpolymerüberzug auf.
Beim Rasiertest zeigten Klingen mit diesem Überzug aus Titancarbonitrid bessere Eigenschaften als mit einem Standardüberzug aus Chrom beschichtete Klingen.
Es gibt vier grundlegende Verfahren zum Aufbau des dünnen Films zum Erzielen optimaler Eigenschaften.

1. Einfacher einlagiger Film

- Eine einzelne Schicht aus einem homogenen Element oder einer homogenen Verbindung wird auf der Klingenkante abgelagert. Anschließend erfolgt die Applikation des Polymerüberzugs.

2. Komplexer einlagiger Film

- Auf dem Substrat wird eine einzelne Schicht abgelagert, wobei diese einzelne Schicht aus zwei oder mehr Verbindungen besteht. Dadurch wird eine Leistungsoptimierung der Bestandteile möglich. Die Bestandteile dieser komplexen Schicht können aus einer einzigen Quelle abgelagert werden, oder es können zwei oder mehr Quellen gleichzeitig zur Erzeugung des Films aktiviert werden. Auf diese Beschichtungsstufe folgt die Applikation des Polymerfilms.

3. Film aus mehreren diskreten Schichten

- Auf das Substrat werden zwei oder mehr deutliche und diskrete Schichten, die jeweils aus einem oder mehr Elementen oder Verbindungen oder Gemischen aus Elementen und Verbindungen bestehen, appliziert. Mit dieser Technik können zur Optimierung der Eigenschaften unterschiedliche physikalische Eigenschaften auf verschiedenen Niveaus des Überzugssystems eingesetzt werden (d.h.: es können eine Schicht "A", die eine höhere Haftfestigkeit am Substrat aus rostfreiem Stahl aufweist, und anschließend eine Schicht "13", die eine höhere Haftfestigkeit sowohl an der Schicht "A" als auch an dem Poly merfilm aufweist, abgelagert werden). Anschließend folgt die Applikation des Polymerüberzugs. Natürlich muß die Schicht "A" eine gute Haftung an der Schicht "B" aufweisen, damit diese Technik signifikant ist.

4. Gradientenmehrschichtfilm

- Ein dem genannten Mehr schichtfilm ähnliches Überzugssystem, wobei jedoch statt genau definierter "diskreter" oder abrupter Schichtwechsel die Zwischenschichten aufgrund der kurzen gleichzeitigen Ablagerung der die Schicht "A" und der die Schicht "B" bilden den Werkstoffe gemischt oder "abgestuft" sind. Diese Gradientenstufe erfolgt zwischen der Ablagerung der Schichten "A" und "B". Dieses "Ineinandergreifen" von Schichten liefert eine eher mechanisch starke Dünnfilmstruktur, insbesondere wenn die Haftung zwischen zwei speziellen diskreten Schichten weniger als optimal ist. Anschließend erfolgt die Applikation des Polymerüberzugs.
Es gibt viele den Fachleuten bekannte gut eingeführte Ablagerungstechniken. Die anhand des Beispiels detailliert dis kutierten Techniken sind daher zum Zwecke eines Beispiels diskutiert und sollten daher nicht als bevorzugte oder technologisch erforderliche Methode betrachtet werden.
Die unterschiedliche Ausrüstung zur Durchführung der Ablagerung von Dünnfilmsystemen ist Fachleuten auf dem einschlägigen Fachgebiet bekannt und bei einer Vielzahl von Lieferanten in vollständiger computergesteuerter produktionsfähiger Form erhältlich.
Zur Verwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Beschichtungstechniken - jedoch nicht hierauf beschränkt - die folgenden:
Beschichtung durch Vakuumzerstäubung (RF, DC-RF-Magnetron, DC-Magnetron);
Reaktive Zerstäubung (RF, DC, RF-Magnetron, DC-Magnetron);
Ionenstrahlzerstäuben;
Ionenplattieren;
Elektronenstrahlkanonenverdampfung oder -sublimation;
Reaktive Elektronenstrahlkanonenverdampfung oder -sublimation;
Widerstandsverdampfen;
Reaktives Widerstandsverdampfen;
Kathodenbogenzerstäubung und
Chemisches Aufdampfen.
Die genannten Beschichtungstechniken können durch zusätzlichen Ionenbeschuß aus einer Ionenstrahlkanone entweder im Inertmodus (zur Modifizierung der mechanischen Struktur des Dünnfilms durch Beschuß mit Inertgasionen, insbesondere Argon) oder im Reaktivmodus (zur Modifizierung der Stöchiometrie des Dünnfilms durch Beschuß mit reaktiven Gasspezies, insbesondere O&sub2;, N&sub2; und Kohlenwasserstoffen) ergänzt werden.
Die folgenden Dünnfilmsysteme stellen geeignete harte Überzüge für die Schneiden von Rasierklingen gemäß der Erfindung dar:
Wolframcarbid;
Titancarbonitrid;
Zirkoniumnitrid;
Titanaluminiumnitrid und
Chrom/Borcarbid-Siliciumcarbid-Mehrfachschicht.
Auf der Grundlage des Geschilderten sollten die folgenden Überzüge gemäß der Erfindung ärbeiten:
Chrom/diamantähnlicher Kohlenstoff-Mehrfachschicht;
Titandiborid/Chrom-Mehrfachschicht;
Titandiborid/Titancarbonitrid-Verbundwerkstoff und
Bindemittel enthaltende Keramiken.
Die folgende Versuchsbeschreibung ist lediglich als Beispiel angegeben.

Beispiel 1 - Titancarbonitrid

Ein Stapel Rasierklingen wurde in einer Vakuumzerstäubungsapparatur plaziert und diese anschließend auf einen Druck von 1,0 x 10&supmin;&sup6; Torr evakuiert. Nach dem Erreichen dieses Grunddrucks wurde Argongas in die Kammer eingeführt, bis ein dynamischer Druck von 1,0 x 10&supmin;³ Torr erreicht wurde. An diesem Punkt wurde ein 1000-W, 13,56-MHz-RF-Plasma initiiert, wobei die Rasierklingen mit der elektrischen Schaltung derart verbunden waren, daß sie als Kathode dienten, und die Klingen wurden mit Argonionen beschossen. Diese Oberflächenreinigungsstufe wurde 10 min lang fortgesetzt.
Nach dieser Stufe wurde die Kammer wiederum auf den ursprünglichen Grunddruck evakuiert. Als nächstes wurde Argon in das System mit einem Druck von 15,0 x 10&supmin;³ Torr einge führt. Dann wurde ein Stickstoffgasstrom eingeführt, wobei der kombinierte Druck von Ar und N&sub2; auf die Höhe von 15,2 x 10&supmin;³ Torr gebracht wurde. An diesem Punkt wurde ein 2000-W, 13,56-MHz-Plasma initiiert, wobei die Rasierklingen nun mit dem elektrischen Basispotential verbunden waren und ein RF- Generator mit einem Paar Zerstäubungstargets aus Titancarbid verbunden war. Der Zerstäubungsbeschichtungsprozeß wurde 30 min lang fortgesetzt. Die Vakuumkammer wurde dann zur Atmosphäre belüftet und die Klingen wurden entfernt.
Die Rasierklingen erfuhren anschließend eine Standardbehandlung, die die Beschichtung miteinem Fluorpolymer umfaßte. Diese Klingen wiesen bei einem Rasiertest gegenüber standardmäßigen mit Chrom beschichteten Klingen höherwertige Eigenschaften auf. Die Tabellen 3, 4, 5 und 6 (entsprechend Fig. 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 5B, 6A und 6B) zeigen die verbesserten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Klingen.

TABELLE 3: Titancarbonitrid gegen Chrom - insgesamt

E = Titancarbonitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 4: Titancarbonitrid gegen Chrom - Komfort
E = Titancarbonitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität Tabelle 5: Titancarbonitrid gegen Chrom - Güte
E = Titancarbonitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 6: Titancarbonitrid gegen Chrom - Sicherheit
E = Titancarbonitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität

Beispiel 2: Wolframcarbid

Ein Stapel von Klingen wurde in der Vorrichtung von Beispiel I plaziert und der gleichen Ionenreinigungsbehandlung vor der Beschichtung unterzogen. Nach dieser Behandlung wurde Argongas in die Kammer strömen gelassen und die Strömungsmenge zur Bereitstellung eines Kammerdrucks von 15 x 10&supmin;³ Torr eingestellt. Danach wurde ein 2000-W, 13,56-MHz-Plasma initiiert, wobei die RF-Versorgungsleitungen mit einem Paar Targets aus Wolframcarbid verbunden wurden. Die Beschichtung wurde 30 min lang fortgesetzt.
Nach dieser Applikation eines harten Überzugs aus Wolframcarbid wurden die Klingen wie gewöhnlich durch die folgenden Herstellungsstufen behandelt. Tests der physikalischen Eigenschaften und Rasiertests ergaben, daß diese Klingen eine bessere Sicherheit als ähnliche mit Chrom beschichtete Klingen aufwiesen. Die Ergebnisse sind in den Tabellen 7-10 (in denen Wolframcarbid mit Titancarbonitrid verglichen wird) und den Tabellen 11-14 (in denen Wolframcarbid mit Chrom verglichen wird) angegeben. Die Ergebnisse sind ferner in Fig. 7-14 angegeben. TABELLE 7: Titancarbonitrid gegen Wolframcarbid - insgesamt
E = Titancarbonitrid
C = Wolframcarbid
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 8: Titancarbonitrid gegen Wolframcarbid - Komfort
E = Titancarbonitrid
C = Wolframcarbid
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 9: Titancarbonitrid gegen Wolframcarbid - Güte
E = Titancarbonitrid
C = Wolframcarbid
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 10: Titancarbonitrid gegen Wolframcarbid - Sicherheit
E = Titancarbonitrid
C = Wolframcarbid
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 11: Wolframcarbid gegen Chrom - insgesamt
E = Wolframcarbid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 12: Wolframcarbid gegen Chrom - Komfort
E = Wolframcarbid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 13: Wolframcarbid gegen Chrom - Güte
E = Wolframcarbid
C = Chromrt von E-C -0,21 -0,19 -0,18 -0> 16 -0> 15
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 14: Wolframcarbid gegen Chrom - Sicherheit
E = Wolframcarbid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität

Vergleichsbeispiel 3 - Titancarbid

Der Stapel von mit Titancarbid beschichteten Klingen wurde ebenfalls einem zweitägigen Rasurblindtest an männlichen Freiwilligen unterworfen. Anhand einer Skala von 0 - 6, wobei 6 die beste Bewertung darstellt, wurden die Klingen bezüglich Komfort, Güte, Sicherheit und Gesamtbewertung mit mit Chrom beschichteten Klingen verglichen. Die gemittelten Ergebnisse waren wie folgt: TABELLE 14A
Es ist ersichtlich, daß mit Titancarbid beschichtete Klingen weniger bequem als mit Chrom beschichtete Klingen sind.

Beispiel 4 - Wolframcarbid

Der Stapel von Klingen von Beispiel 2 wurde ebenfalls einem zweitägigen Rasurblindtest an dreizehn männlichen Freiwilligen unterworfen. Auf einer Skale von 0 - 6, wobei 6 die beste Bewertung darstellt, waren die mittleren Punktzahlen für die mit Wolframcarbid beschichteten Klingen und die mit Chrom beschichteten Klingen wie folgt: TABELLE 14B

Beispiel 5 - Zirkoniumnitrid

Ein Stapel Rasierklingen wurde in die Åtzkammer einer In- Line-DC-Magnetron-Zerstäubungsvorrichtung eingeführt Diese Kammer wurde auf einen Druck von 1,0 x 10&supmin;&sup6; Torr evakuiert. Dann wurde Argongas in die Kammer auf einen dynamischen Druckwert von 6 x 10&supmin;³ Torr eingeführt. Anschließend wurde ein 400-W-RF-Plasma initiiert. Dieses Klingenreinigungsverfahren wurde 5 min lang fortgesetzt. Nach der Beendigung der Ätzprozesses wurde die Zerstäubungskammer des In-Line-Systems aktiviert. In die evakuierte Kammer wurde Stickstoffgas bis zum Erreichen eines dynamischen Drucks von 1,6 x 10&supmin;³ Torr eingeführt. Als nächstes wurde Argongas bis zu einem Gesamtdruck von Stickstoff plus Argon gleich 12 x 10&supmin;³ Torr eingeführt. Eine DC-Entladung wurde ausgelöst und zwei einander gegenüberliegende Magnetrontargets aus Zirkonium wurden einer Energiedichte von ungefähr 6 W/cm³ ausgesetzt. Die Klingen wurden auf einer Bahn mit gesteuerter Geschwindigkeit an den Targets vorbeigeführt und mit Zirkoniumnitrid beschichtet. Die Bahngeschwindigkeit war so eingestellt, daß die gleiche Filmdicke erhalten wurde wie sie standardmäßig mit Chrom beschichtete Klingen erhalten. Diese Klingen durchliefen anschließend eine Standardbearbeitung bis zur Fertigstellung. Tests der physikalischen Eigenschaften und Rasurtests zeigten, daß die mit Zirkoniumnitrid beschichte ten Klingen Eigenschaften aufwiesen, die gegenüber dem mit Chrom beschichteten Standardprodukt gleich oder höherwertig waren. Die Ergebnisse sind in Tabelle 15-18, entsprechend Fig. 15-18 angegeben. TABELLE 15: Zirkoniumnitrid gegen Chrom - insgesamt
E = Zirkoniumnitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 16: Zirkoniumnitrid gegen Chrom - Komfort
E = Zirkoniumnitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 17: Zirkoniumnitrid gegen Chrom - Güte
E = Zirkoniumnitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität TABELLE 18: Zirkoniumnitrid gegen Chrom - Sicherheit
E = Zirkoniumnitrid
C = Chrom
Schlüssel: ** = 95%, * = 90%, dir = gerichtet (80%) par = Parität

Beispiel 6 - Schneideneindruckanalyse

Eine Schneideneindruckanalyse wurde an mit Chrom, Wolframcarbid, Titancarbonitrid bzw. Zirkoniumnitrid beschichteten Klingen durchgeführt. Eine Schneideneindruckanalyse wird durch Absenken eines Keils mit einer Diamantspitze auf den äußersten Rand einer Klinge und Anwenden einer geringen bekannten Kraft auf den Keil durchgeführt. In diesem Beispiel betrug die Kraft 5 g.
Die ausgeübte Kraft führt zu einem Eindruck auf der Schneide der Klinge. Es wurden mehrfache Eindrücke quer über eine Klinge durchgeführt, um einen Mittelwert zu bestimmen. Dann wird ein Mikroskop zum Messen der Tiefe des Eindrucks in willkürlichen Einheiten verwendet. Festere Schneiden ergeben geringere Eindrücke.
Die Ergebnisse sind in den Tabellen 19 und 20 angegeben. Kleinere Zahlen zeigen bessere Eigenschaften an. TABELLE 19: TiCN-, WC- und Cr-Klingen TABELLE 20: Cr- und ZrN-Klingen

Beispiel 7 - Filzschneidetest

Filzschneiden ist ein zur quantitativen Bestimmung der Stärke der Klingenschneide verwendeter Test. Eine Klinge wird zum 20maligen Durchschneiden von Filz verwendet. Es werden Messungen der zum Schneiden des Filzes erforderlichen Kraft durchgeführt. Bei "food" starken Klingen sollte die zum Schneiden des Filzes erforderliche Kraft nicht stark ansteigen.
Vier Sätze aus 6 jeweils mit Chrom beschichteten Klingen wurden mit 4 Sätzen von 6 mit Titancarbonitrid beschichteten Klingen verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 21 angegeben. TABELLE 21: Ergebnisse des Filzschneidetests (Kraft in willkürlichen Einheiten)

Prophetisches Beispiel 8

Ein Stapel aus Klingen wird in eine Vakuumkammer eingeführt und diese anschließend auf einen Druck von < 1,0 x 10&supmin;&sup6; Torr evakuiert. Dann wird Argongas zugeführt und so eingestellt, daß ein Kammerdruck von 1,0 x 10&supmin;³ Torr bereitgestellt wird. Ein 900-W, 13,56-MHz-Plasma wird initiiert, wobei der Klingenstapel als Kathode der Schaltung dient. Dieses Ionenober flächenreinigungsverfahren vor der Beschichtung wird 2 min lang fortgesetzt. Die Klingen werden dann automatisch in die nächste evakuierte Behandlungskammer der Zerstäubungsvorrichtung geladen. Argongas wird anschließend in die Behandlungskammer eingeführt und derart eingestellt, daß ein Druck von 2,0 x 10&supmin;³ Torr bereitgestellt wird. An diesem Punkt wird ein 3000-W-Plasma initiiert, wobei die Klingen bezüglich der elektrischen Schaltung freigegeben sind und die DC- Hochspannungsleitungen mit den Magnetronzerstäubungstargets aus Chrom verbunden sind. Es wird eine Chromablagerung mit einer Dicke von 200 Å durchgeführt. Danach wird die DC-Hochspannung von den Chromtargets entfernt und stattdessen an Magnetrontargets aus Borcarbid/Si liciumcarbid-Verbundwerkstoff angelegt. Es wird ein 3000-W-Plasma initiiert. Oben auf dem Chrom wird ein Film aus Borcarbid/Siliciumcarbid einer Dicke von 200 Å abgelagert.
Nach der Applikation dieses harten Überzugs aus Chrom/Borcarbid-Siliciumcarbid können die Klingen wie üblich durch die anschließenden Herstellungsstufen bearbeitet werden.

Claims

1. Schneidklinge, insbesondere Rasierklinge, umfassend:

(a) ein Substrat;

(b) einen harten, haftenden Überzug auf dem Substrat, der den einzigen derartigen Überzug auf dem Substrat bildet, und

(c) einen verträglichen Film, dadurch gekennzeichnet, daß der harte, haftende Überzug aus der Gruppe Gemisch aus Chrom und Borcarbid und Siliciumcarbid, oder Titandibond; Gemisch aus einem keramischen Werkstoff und einem Bindemittel von bis zu 20 Gew.-% an metallischen Verbindungen; Mischungen der genannten; Titancarbonitrid ausgewählt ist.

2. Schneidklinge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat metallisch ist.

3. Schneidklinge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der harte, haftende Überzug Titancarbonitrid, Titanaluminiumnitrid, Wolframcarbid, Zirkoniumnitrid oder Mischungen hiervon umfaßt.

4. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verträgliche Film ein organisches polymeres Gleitmittel umfaßt.

5. Schneidklinge nach Anspruch 4, wobei das organische polymere Gleitmittel ein Fluorpolymer, vorzugsweise ein fluoriertes Polyolefin, insbesondere Polytetrafluorethylen, umfaßt.

6. Schneidklinge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der harte, haftende Überzug eine Dicke von weniger als 500 Angström aufweist.