ES2350482T3 - Método para fabricar una cuchilla de máquina de afeitar. - Google Patents
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Abstract
Un método de fabricación de una cuchilla de máquina de afeitar, caracterizado por depositar un recubrimiento (16) de un carbono tipo diamante impurificado con un metal directamente en un sustrato (12) que tiene un borde de corte definido por una punta afilada y unas caras adyacentes mediante la pulverización catódica de un objetivo que comprende grafito impurificado con el metal; y recubrir de politetrafluoroetileno (18) el recubrimiento de carbono tipo diamante impurificado con un metal.
Description
La invención se refiere a máquinas de afeitar y a
cuchillas de máquina de afeitar.
De forma típica, una cuchilla de máquina de afeitar está
formada por un material de sustrato adecuado, tal como acero
inoxidable, y un borde de corte está conformado en una
configuración en forma de cuña con una punta final que tiene
un radio inferior a aproximadamente 1000 Angstroms, p. ej.,
aproximadamente de 200-300 Angstroms. Con frecuencia, se usan
recubrimientos duros, tales como diamante, diamante amorfo,
carbono tipo diamante (DLC), nitruros, carburos, óxidos o
cerámicas, para mejorar la resistencia, resistencia a la
corrosión y capacidad de afeitado, manteniendo la resistencia
necesaria y permitiendo obtener al mismo tiempo bordes más
delgados con los que se usarán fuerzas de corte inferiores. Es
posible usar una capa exterior de politetrafluoroetileno
(PTFE) para obtener una reducción de la fricción. Unas capas
intermedias de materiales que contienen niobio o cromo pueden
ayudar a mejorar la adhesión entre el sustrato, de forma
típica acero inoxidable, y los recubrimientos de carbono duro,
tales como DLC. Ejemplos de estructuras y procesos de
fabricación de un borde de corte de cuchilla de máquina de
- afeitar
- se describen en US 5.295.305; US-5.232.568; US
- 4.933.058;
- US-5.032.243; US-5.497.550; US-5.940.975; US
- 5.669.144; EP 0591334; PCT 92/03330 y PCT01/64406.
Se conoce que es posible usar una sobrecapa de cromo entre
el recubrimiento de carbono duro y la capa exterior de PTFE.
En US-6.468.642-B1 se describen artículos que comprenden
sustratos recubiertos con recubrimientos tipo diamante
impurificados con flúor.
Generalmente, la invención consiste en una cuchilla de
máquina de afeitar que incluye un borde de corte definido por
una punta afilada y unas caras adyacentes. El borde de corte
incluye un recubrimiento de un material que contiene carbono
(por ejemplo, DLC) que incluye un impurificador. El
impurificador puede ser silicio o un metal, tal como cromo,
titanio, molibdeno, niobio o tungsteno. Preferiblemente, el
material que contiene carbono incluye del 1 al 10 por ciento
atómico, y más preferiblemente del 1 al 5 por ciento atómico,
de impurificador.
En una realización, el impurificador es cromo y la cuchilla
de máquina de afeitar incluye además un recubrimiento de PTFE en
el recubrimiento de material que contiene carbono sin que
intervenga ninguna capa (por ejemplo, una sobrecapa de cromo).
En otra realización, el impurificador es nuevamente cromo
y la cuchilla de máquina de afeitar no incluye una capa
intermedia entre el borde de corte y el recubrimiento de
material que contiene carbono. La cuchilla de máquina de
afeitar también puede incluir un recubrimiento de PTFE y,
opcionalmente, una sobrecapa entre el recubrimiento de
material que contiene carbono y el recubrimiento de PTFE.
La invención también consiste en máquinas de afeitar que
incluyen cuchillas de máquina de afeitar que tienen el
recubrimiento de material que contiene carbono que incluye un
impurificador. En algunas realizaciones, el impurificador
proporciona a la cuchilla de máquina de afeitar una
estabilidad térmica y una resistencia al desgaste mejoradas.
La invención también consiste en fabricar cuchillas de
máquina de afeitar que incluyen un material que contiene
carbono que incluye un impurificador. En una realización, una
cuchilla de máquina de afeitar se fabrica añadiendo un
recubrimiento de un material que contiene carbono que incluye
un impurificador (preferiblemente, cromo) al borde de corte.
Luego, un recubrimiento de PTFE se añade directamente al
recubrimiento de material que contiene carbono haciendo entrar
en contacto el recubrimiento de material que contiene carbono
con una dispersión acuosa de PTFE.
Otras características y ventajas de la invención resultarán
evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las
realizaciones y a partir de las reivindicaciones.
La Fig. 1 es una vista de sección vertical de una parte
del borde de corte de una realización de una cuchilla de
máquina de afeitar que no forma parte de la invención.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de una máquina de
afeitar que incluye la cuchilla de máquina de afeitar de la
Fig. 1; y
la Fig. 3 es una vista de sección vertical de una parte
del borde de corte de una realización de una cuchilla de
máquina de afeitar.
Haciendo referencia a la Fig. 1, la cuchilla 10 de máquina
de afeitar incluye un sustrato 12, una capa intermedia 14, una
capa 16 de carbono duro y una capa exterior 18. De forma
típica, el sustrato 12 está hecho de acero inoxidable (aunque
es posible utilizar otros sustratos) y tiene un borde final
afilado que tiene un radio de punta inferior a 1.000 Angstroms,
preferiblemente de 200 a 300 Angstroms, y tiene un perfil con
unas caras laterales 20 que forman un ángulo incluido de entre
15 y 30 grados, preferiblemente de aproximadamente 19 grados,
medido a 40 micrómetros de la punta.
La capa intermedia 14 se usa para facilitar el ligado de
la capa de recubrimiento dura al sustrato. Ejemplos de
material de capa intermedia adecuado son los materiales que
contienen niobio y cromo. Una capa intermedia específica está
hecha de niobio, con un espesor superior a 100 Angstroms y
preferiblemente inferior a 500 Angstroms. En PCT 92/03330 se
describe el uso de una capa intermedia de niobio.
La capa 16 de carbono duro proporciona una resistencia,
resistencia a la corrosión y capacidad de afeitado mejoradas, y
puede estar hecha de materiales que contienen carbono, tales
como diamante, diamante amorfo y DLC impurificados con cromo. El
material que contiene cromo se impurifica con cromo incluyendo
cromo en el objetivo durante la aplicación de la capa de carbono
durante la pulverización catódica. El cromo puede ser el metal
cromo o, por ejemplo, una aleación de cromo, tal como CrPt.
Preferiblemente, el material que contiene carbono incluye del
0,1 al 10 por ciento atómico de cromo y, más preferiblemente,
del 0,5 al 7 por ciento atómico o del 1 al 5 por ciento atómico
de cromo. El material que contiene carbono también puede
incorporar hidrógeno, por ejemplo, DLC hidrogenado.
Una realización específica de una capa de carbono duro es
DLC impurificado con un 2 por ciento atómico de cromo.
Preferiblemente, la capa tiene un espesor inferior a
2.000 Angstroms y, más preferiblemente tiene un espesor
inferior a 1.000 Angstroms. Los recubrimientos de DLC y los
métodos de deposición se describen en US-5.232.568. El
procedimiento general descrito en US-5.232.568 varía por el
hecho de que se usa un objetivo de grafito impurificado con un
2 por ciento atómico de cromo en vez de usar un objetivo de
grafito puro. Por ejemplo, es posible aplicar la capa de DLC
impurificado con cromo usando pulverización catódica, usando
una polarización por corriente continua de aproximadamente 500 voltios y una presión de aproximadamente 0,27 Pa
(2 militorr). Tal como se describe en “Handbook of Physical
Vapor Deposition (PVD) Processing”, el DLC es un material de
carbono amorfo que presenta muchas de las propiedades deseables
pero que no tiene la estructura cristalina del diamante.
La capa exterior 18 proporciona una menor fricción e
incluye PTFE, y se hace referencia al mismo ocasionalmente como
telómero. Un material de PTFE preferido es Krytox LW 1200,
comercializado por DuPont. Este material es un lubricante seco
no inflamable y estable que consiste en pequeñas partículas que
producen una dispersión estable. El mismo está disponible como
una dispersión acuosa con aproximadamente el 20% en peso de
sólidos y puede ser aplicada por inmersión, pulverización o
mediante brocha y, por lo tanto, puede ser secada al aire o ser
aplicada como recubrimiento por fusión. Preferiblemente, la capa
es inferior a 5.000 Angstroms y, de forma típica, podría ser de
1.500 Angstroms a 4.000 Angstroms, y puede ser tan delgada como
100 Angstroms, siempre que se mantenga un recubrimiento
continuo. Si se consigue un recubrimiento continuo, un espesor
de recubrimiento reducido del telómero puede proporcionar
mejores resultados en el primer afeitado. En US-5.263.256 y US
5.985.459 se describen técnicas que pueden ser usadas para
reducir el espesor de una capa de telómero aplicada.
La capa de politetrafluoroetileno se adhiere bien a la
capa de DLC impurificado con cromo incluso si el
politetrafluoroetileno se aplica directamente en la capa de DLC
impurificado con cromo como una dispersión acuosa. Se cree que
el impurificador de cromo facilita la adhesión entre las capas.
Generalmente, la cuchilla 10 de máquina de afeitar está
fabricada según los procesos descritos en las patentes a las que
se ha hecho referencia anteriormente. Una realización específica
incluye una capa intermedia 14 de niobio con un espesor de
200 Angstroms, una capa 16 de DLC impurificado con cromo con un
espesor de 700 Angstroms y una capa de recubrimiento exterior 18
de politetrafluoroetileno Krytox LW1200 con un espesor de
200 Angstroms. Preferiblemente, la cuchilla 10 tiene un radio de
punta de aproximadamente 200-400 Angstroms, medido por SEM antes
de añadir la capa exterior 18.
Haciendo referencia a la Fig. 2, la cuchilla 10 puede ser
usada en una máquina de afeitar 110 que incluye un mango 112 y
un cartucho 114 de afeitado reemplazable. El cartucho 114
incluye una carcasa 116 que soporta tres cuchillas 10, una
protección 120 y un tapón 122. Las cuchillas 10 están montadas
de forma móvil, tal como se describe, p. ej., en US-5.918.369.
El cartucho 114 incluye además un elemento de interconexión
124 en el que la carcasa 116 está montada de forma pivotante a
dos brazos 128. El elemento de interconexión 124 incluye una
base 127 que se conecta de forma reemplazable al mango 112. De
forma alternativa, la cuchilla 10 puede ser usada en otras
máquinas de afeitar que tienen una, dos, tres o más de tres
cuchillas, cuchillas de doble cara y en máquinas de afeitar
que no tienen cuchillas móviles o cabezas pivotantes, en las
que el cartucho es reemplazable o está fijado permanentemente
al mango de una máquina de afeitar.
Haciendo referencia a la Fig. 3, una cuchilla 22 de
máquina de afeitar incluye un sustrato 12, una capa 16 de
carbono duro, una capa de recubrimiento superior 24 y una capa
exterior 18. El sustrato, la capa de carbono duro y la capa
exterior son generalmente las mismas que en la cuchilla 10 de
máquina de afeitar.
La capa de recubrimiento superior 24 se describe en
U.S.S.N. 09/515.421. La capa de recubrimiento superior reduce el
redondeo de la punta del borde con el recubrimiento duro y puede
facilitar el ligado de la capa exterior al recubrimiento duro,
manteniendo al mismo tiempo las ventajas de ambos.
Preferiblemente, la capa de recubrimiento superior 24 está hecha
de material que contiene cromo, p. ej., cromo o aleaciones de
cromo, p. ej., CrPt, que son compatibles con
politetrafluoroetileno. Una capa de recubrimiento superior
específica consiste en cromo con un espesor de aproximadamente
100-200 Angstroms. La cuchilla 10 tiene un borde de corte que se
redondea menos con afeitados repetidos de lo que lo haría sin la
capa de recubrimiento superior. La capa de recubrimiento
superior 24 de cromo se deposita hasta un mínimo de
100 Angstroms y un máximo de 500 Angstroms. La misma se deposita
por pulverización catódica, usando una polarización de corriente
continua (más negativa de -50 voltios y, preferiblemente, más
negativa de -200 voltios) y una presión de argón de
aproximadamente 0,27 Pa (2 militorr). Se cree que el aumento de
la polarización negativa favorece una tensión compresiva
(opuesta a la tensión de tracción) en la capa de recubrimiento
superior de cromo que se cree que favorece la resistencia al
redondeo de la punta, manteniendo al mismo tiempo una buena
capacidad de afeitado. Preferiblemente, la cuchilla 10 tiene un
radio de punta de aproximadamente 200-400 Angstroms, medido por
SEM después de la aplicación de la capa de recubrimiento
superior 24 y antes de añadir la capa exterior 20.
La capa 16 de carbono duro impurificado con cromo se
adhiere al sustrato 12 incluso aunque la capa de carbono duro se
deposite directamente en el sustrato, sin una capa intermedia.
Se cree que la presencia del impurificador de cromo facilita la
adhesión entre la capa de carbono duro y el borde de corte.
Otras realizaciones están dentro de las reivindicaciones.
Por ejemplo, opcionalmente, la cuchilla de máquina de afeitar
puede no incluir ni una capa intermedia 14 ni una capa de
recubrimiento superior 24. Además, es posible usar titanio,
niobio, tungsteno, molibdeno o silicio en vez de cromo o en
sustitución del mismo como el impurificador en el material de
carbono duro.
Además, la cuchilla de máquina de afeitar puede incluir
dos o más capas de carbono duro. Cada capa puede incluir una
cantidad diferente de impurificador y una o más capas pueden
no incluir ningún impurificador. Las capas de carbono duro
pueden incluir el mismo material que contiene carbono u otros
diferentes.
Por ejemplo, una capa que contiene carbono duro puede
5 incluir una cantidad variable de impurificador. Por ejemplo,
la superficie interior de la capa de carbono duro puede
incluir el 1 por ciento atómico de impurificador, y esa
cantidad puede aumentar entre un gradiente, de modo que la
superficie exterior de la capa de carbono duro incluye el 5 o
10 el 10 por ciento atómico de impurificador.
Además, una capa que contiene carbono duro puede incluir
dos o más impurificadores, por ejemplo, seleccionados a partir
de los mencionados anteriormente.
Otras realizaciones están dentro de las reivindicaciones.
15
Claims (7)
- REIVINDICACIONES
- 1.
- Un método de fabricación de una cuchilla de máquina de afeitar, caracterizado por depositar un recubrimiento (16) de un carbono tipo diamante impurificado con un metal directamente en un sustrato (12) que tiene un borde de corte definido por una punta afilada y unas caras adyacentes mediante la pulverización catódica de un objetivo que comprende grafito impurificado con el metal; y recubrir de politetrafluoroetileno (18) el recubrimiento de carbono tipo diamante impurificado con un metal.
-
- 2.
- Un método según la reivindicación 1, caracterizado por que el metal es cromo.
-
- 3.
- Un método según la reivindicación 1, caracterizado por que el recubrimiento (16) de carbono tipo diamante está impurificado del 0,1 por ciento atómico al 10 por ciento atómico con el metal.
-
- 4.
- Un método según la reivindicación 1, caracterizado por que el recubrimiento (16) de carbono tipo diamante está impurificado del 1 por ciento atómico al 5 por ciento atómico con el metal.
-
- 5.
- Un método según la reivindicación 1, caracterizado por que el recubrimiento de politetrafluoroetileno (18) se aplica directamente en el recubrimiento (16) de carbono tipo diamante impurificado con el metal.
-
- 6.
- Un método según la reivindicación 1, caracterizado por que la cuchilla (22) de máquina de afeitar resultante tiene un radio de punta de 200 Angstroms a 400 Angstroms.
-
- 7.
- Un método según la reivindicación 1, caracterizado por que el metal es cromo y el recubrimiento (16) de carbono tipo diamante está impurificado del 0,1 por ciento atómico al
10 por ciento atómico con el cromo; y la cuchilla (22) de máquina de afeitar resultante tiene un radio de punta de 200 Angstroms a 400 Angstroms.
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