JP2014512894A - 剃刀の刃先と剃刀刃の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法に関するもので、より詳細には、剃刀の刃先（Edge）と剃刀刃の耐久性及び硬度を向上させるための金属的特性とセラミックス特性を同時に有する硬質の複合薄膜を備えた剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法に関するものである。
本発明によれば、ステンレス鋼に熱処理する第１過程と、上記熱処理されたステンレス鋼を研磨して刃先を形成する第２過程と、上記形成された刃先上に複数のコーティング材料を蒸着する第３過程とを含み、上記第３過程でスパッタリング装置を使用するが、上記スパッタリング装置にスパッタターゲットを備え、上記スパッタターゲットは、上記刃先と剃刀刃に蒸着される第１成分と第２成分を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法に関するもので、より詳細には、剃刀の刃先（Edge）と剃刀刃に耐久性及び硬度を向上させるために金属的特性とセラミックス特性を同時に有する硬質の複合薄膜を備える剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法に関するものである。

ウェットシェービングの剃刀の刃は、一般的にステンレス鋼のような母材を使用して形成される。特に、上記ステンレス鋼のような母材は、上記剃刀刃の硬度を増加させるために熱処理過程が実行され、その後、刃先を形成するために研磨処理が行われる。次に、最終刃先上に様々なコーティング材料が蒸着される過程が行われる。

ここで、上記コーティング材料は、剃刀刃の強度及び耐久性を高めるために、一般的な硬質薄膜材料である金属やセラミックス系の炭化物、窒化物、酸化物などの薄膜を使用することができる。また、上記のような硬質薄膜材料が上記剃刀刃にコーティングされた後、使用者のシェービング時に肌との摩擦力を低減し、シェービング性能を向上させるために、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（PolyTetraFluoroEthylene）、以下「ＰＴＦＥ」と称する）等の有機材料が蒸着されることもある。しかし、上記のような硬質薄膜材料と上記ＰＴＦＥのような有機材料との接着性が良くないという問題点があった。従って、上記剃刀刃と、上記硬質薄膜と上記ＰＴＦＥのような有機材料との接着力を増加するために、Ｃｒ（クロミウム（Chromium））、Ｔｉ（チタン（Titanium））、Ｗ（タングステン（Tungsten））、Ｎｂ（ニオブ（Niobium））などの金属薄膜を上記ＰＴＦＥと上記硬質薄膜との間に蒸着させたりする。

上記硬質薄膜は、一般的に剃刀刃の耐久性、耐腐食性及び強度を向上させる役割を果たし、一般的に、主にＣｒ（Chromium）−Ｐｔ（Platinum）合金のような非常に優れた強度を提供する材料を上記剃刀刃に蒸着する。即ち、刃先と剃刀刃に硬質薄膜、一例としてＣｒ−Ｐｔ、ＤＬＣ、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＴｉＡｌＮなどをコーティングして耐磨耗性及び硬度を向上させて、耐久性を向上させる。より詳しく説明すると、上記のような材料を上記剃刀刃に蒸着するために、一例としてＣｒとＰｔのターゲットそれぞれを使用した物理気相蒸着法を利用する。

一方、上記刃先及び剃刀刃に物理的気相蒸着法で硬質薄膜を蒸着させる場合には、二つのターゲットを使用して剃刀刃やターゲットを回転させ、二つの材料が積層構造に重なるようにする方法を利用する。この場合、蒸着チャンバー（Chamber）内部の十分なスペースが必要で、狭いスペースでは使用が不可能になる。また、この場合、二つのターゲット、即ち、二つの材料の特性が同時に現れにくいと共に、時間的にも十分な時間を必要とする。つまり、このような硬質薄膜を蒸着するための既存のターゲット、即ち２つのターゲットを用いた蒸着方法は限界がある。

また、二つの物質が化合物や混合物または結晶学的に結合されたターゲットを使用する場合、二つの物質の特性成分比を調整することは非常に難しい。これにより、上記の二つの物質とは異なる成分が蒸着される場合が発生するため、コーティング材料の蒸着、即ち、硬質薄膜の蒸着時限界がある。

従って、本発明は、上記した従来の問題点を解決するためのもので、本発明の一目的は、物理的気相蒸着法を利用して、単一ターゲットにＣｒ−ＤＬＣ系硬質薄膜を蒸着する場合、上記単一ターゲットで２つの成分の薄膜が蒸着されるようにする方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、物理的気相蒸着法を利用して２つの成分の特性を同時に有するＣｒ−ＤＬＣ系硬質薄膜を剃刀刃に蒸着し、上記剃刀刃に上記硬質薄膜を蒸着する場合、既存の化合物または混合物や結晶学的に結合されたターゲット、上記Ｃｒ及びＤＬＣターゲットのそれぞれを使用しない単一ターゲットを用いて、上記二つの成分が一緒に存在する薄膜が蒸着されるようにする方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法によれば、ステンレス鋼に熱処理する第１過程と、上記熱処理されたステンレス鋼を研磨して刃先を形成する第２過程と、上記形成された刃先上に複数のコーティング材料を蒸着する第３過程とを含み、上記第３過程でスパッタリング装置を使用するが、上記スパッタリング装置にスパッタターゲットを備え、上記スパッタターゲットは、上記の刃先の剃刀刃に蒸着される第１成分と第２成分とを含むことを特徴とする。

上述したように、本発明は、単一ターゲットで２つの成分の薄膜を同時に剃刀刃に蒸着することにより、上記剃刀刃に硬質薄膜を蒸着する所要時間を短縮するという利点がある。また、ターゲットや剃刀刃が回転することなく狭いスペースでの使用も可能であるという利点がある。そして、ターゲット内の二つの成分の表面的に蒸着される物質の成分比を調整することができるという利点がある。

本発明による方法を具現するのに利用される物理的気相蒸着法の一種であるスパッタリング装置のスパッタターゲットを示した概念図である。 本発明によるスパッタターゲットを利用して剃刀刃と刃先に硬質の薄膜の蒸着を実行するためのスパッタリング装置の平面図を示す平面図である。 本発明による蒸着工程における刃先を示した蒸着原理図である。

以下、添付図面を参照して本発明による好ましい実施例を詳細に説明する。

本発明を説明するにあたり、関連する公知機能や構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にする虞があると判断される場合、その詳細な説明は省略する。本発明を添付図面を参照して詳細に説明すると次の通りである。

本発明の実施例では、物理的気相蒸着（Physical Vapor Deposition、以下「ＰＶＤ」と称する）法を利用して、刃先及び剃刀刃上にコーティング、つまり蒸着されるＣｒ−ＤＬＣ系硬質薄膜、一例として結晶質または非晶質特性を有する薄膜構造からなり、薄膜の厚さＴが０＜Ｔ≦２００ｎｍであるＣｒ−ＤＬＣ系硬質薄膜を用いて蒸着する方法について説明する。

本発明の説明に先立ち、上記ＰＶＤの方法は、直流スパッタ（DC Sputter）、直流マグネトロンスパッタ（DC Magnetron Sputter）、直流非平衡マグネトロンスパッタ（DC Unbalanced Magnetron Sputter）、パルス直流非平衡マグネトロンスパッタ（Pulse DC Unbalanced Magnetron Sputter）、無線周波数スパッタ（RF Sputter）、アークイオンプレーティング（Arc Ion Plating）、電子ビーム蒸発蒸着（Electron-Beam Evaporation）、イオンビーム蒸着（Ion-Beam Deposition）、イオンビーム補助蒸着（Ion-Beam Assisted Deposition）方法の中の何れか一つであることができる。

図１は、本発明による方法を具現するのに利用される物理的気相蒸着法の一種であるスパッタリング装置のスパッタターゲットを示した概念図である。

図１を参照すると、スパッタターゲット１００は複数の領域に分けられ、上記複数の領域には、剃刀刃に蒸着される二つの成分が含まれている。

上記スパッタターゲット１００の第１領域には、第１成分、一例として金属系の材料（以下「金属材料」と称する）１０２が含まれており、第２の領域には、第２成分、一例としてセラミックス系の材料（以下「セラミック材料」と称する）１０４が含まれている。また、上記金属材料１０２は、上記剃刀刃の強度を向上させ、上記剃刀刃と刃先に有機材料との接着性を向上させる。上記セラミックス材料１０４は、耐腐食性及び硬度を増加させて耐久性を増加させる。一例として、上記第１領域の金属材料１０２は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂなどを含み、上記第２領域のセラミックス材料１０４は炭素を含む。上記スパッタターゲット１００の内部の各材料である金属材料１０２とセラミックス材料１０４の形状は、一例として円形、三角形、四角形などの多角形の中の何れか一つの形状であることができるが、必要によって変化可能であることはもちろんである。

一方、上記で材料の形状の場合、スパッタターゲット１００の各領域、例えば、第１成分のスパッタターゲット１００に挿入したり接合する第２成分の形状を意味する。

また、上記第１領域に上記第２成分が含まれることができ、上記第２領域に上記第１成分が含まれることができることは勿論である。

次に、図２を参照して本発明によるスパッタリング装置を説明する。

図２は、本発明によるスパッタターゲットを用いて剃刀刃と刃先に硬質薄膜の蒸着を実行するためのスパッタリング装置の平面図を示した平面図である。

図２を参照すると、スパッタリング装置２００には、スパッタターゲット２０８と剃刀刃２０６が装着される。上記スパッタリング装置２００は、六面体型または円柱形に構成され、必要に応じて他の形態に変形可能であることは勿論である。また、上記スパッタリング装置２００の内部には真空が形成され、注入ガス２０４による雰囲気及びプラズマ２０２が形成されることができる。上記剃刀刃２０６とスパッタターゲット２０８は、互いに対向するように配置されており、上記スパッタターゲット２０８は固定型または移動可能である。また、上記剃刀刃２０６も固定型または移動可能であることは勿論である。

まず、上記スパッタリング装置２００には上記スパッタターゲット２０８が装着されている。上記剃刀刃２０６に上記スパッタターゲット２０８による薄膜を蒸着するために、上記スパッタリング装置２００に上記剃刀刃を装着する。上記スパッタリング装置２００に上記剃刀刃２０６が装着されると、上記スパッタリング装置２００は高真空状態になる。

次に、上記スパッタリング装置２００にアルゴン（Ａｒ）ガスを注入し、直流電力（DC Power）を印加する。これにより、上記スパッタリング装置２００内のアルゴンガスがプラズマ化され、アルゴンイオンが生成される。上記生成されたアルゴンイオンは、上記スパッタターゲット２０８と衝突するようになり、上記アルゴンイオンと衝突した上記スパッタターゲット２０８は原子化されて上記二つの成分を放出する。

この時、上記剃刀刃２０６には、マイナス（−）の直流電力が印加され、上記放出されたスパッタターゲット２０８の原子、即ち、上記二つの成分が上記の剃刀刃２０６に蒸着される。

一方、上記スパッタリング装置には、イオンガン（ion gun）がさらに設置されることができる。また、上記スパッタリング装置とアークイオンプレーティング方法を一緒に利用して上記スパッタターゲットを使用した薄膜蒸着過程を行うこともできる。

次に、図３を参照して剃刀の刃先の断面図を説明する。

図３は、本発明による蒸着工程中の刃先を示した蒸着原理図である。

図３を参照すると、剃刀刃３００は、ステンレス鋼のような母材を使用して形成され、上記剃刀刃３００の硬度を増加させるために熱処理過程を実行し、その後、刃先を形成するための研磨過程を実行する。

図２に示したスパッタリング装置の蒸着原理に基づいて、まず、注入ガス、一例としてアルゴンガスはプラズマ化されてアルゴンイオンとなる。上記アルゴンイオンは、スパッタターゲットに衝突すると、それに伴うエネルギーによってターゲット材料が原子化３０２´、３０４´されて落ちる。上記原子化されたターゲット材料が上記剃刀刃３００に附着され、これにより、ターゲット３０２、３０４と同じ材料が同時に上記剃刀刃３００に蒸着される。

上記のような原理によって剃刀刃３００またはスパッタターゲットの中の何れか一つを回転するかまたは固定して、二つのターゲット３０２、３０４の特性を一緒に有するように薄膜を蒸着させることができる。また、この場合には、結晶質または非晶質特性を有する薄膜を従来に比べて短い時間で狭いスペースで蒸着可能であり、非積層単一構造である金属性材料とセラミックス性物質の特性が一緒に混在されて蒸着された薄膜で構成することができる。

一方、上記スパッタターゲットに含まれた金属系の材料とセラミックス系の材料の比率、即ち、上記材料が含まれる表面積の比率を調整することにより、蒸着される薄膜の成分である金属系の材料とセラミックス系の材料の比率を簡単に調節することができる。また、この比率によって、上記薄膜が結晶質特性や非晶質特性で獲得することができる。また、上記スパッタターゲットに印加される電力量と蒸着時間を通じて必要な薄膜の厚さを容易に制御することができる。

１．スパッタリング装置に剃刀刃を装着した後、チャンバー（chamber）が１０−６ｔｏｒｒの初期真空度を保持する。

２．上記剃刀刃の残留異物や酸化膜を除去するためにアルゴンプラズマによるエッチング工程を実施する。

３．ＣｒとＣターゲットを使用して蒸着工程を実施する。ターゲットの洗浄のためにアルゴン雰囲気で５〜２０秒のプリスパッタリングを実施する。

４．剃刀刃に上記ターゲットから落ちた蒸着される材料が剃刀刃によく附着されるようにするために、−３００Ｖ〜−６００Ｖの電圧を印加する。

５．上記スパッタターゲットには３ｋＷ〜６ｋＷの直流電力を印加する。蒸着される薄膜の厚さは１００ｎｍ〜３００ｎｍとする。

下記の表１を参照して薄膜による剃刀刃の切削力について説明する。

表１は、Ｃｒ−ＤＬＣ薄膜が蒸着された剃刀刃と、既存のＣｒ及びＣｒＮ薄膜が蒸着された剃刀刃を比較して分析したものである。

まず、切削用母材を利用してシェービング時、最も重要視される切断性能及び切削性能を測定した。次に、耐腐食特性を比較し、上記切削用母材を利用して、耐磨耗性と耐久性を比較した。全体的な比較結果、Ｃｒ−ＤＬＣ薄膜が蒸着された剃刀刃を使用した場合、耐久性及び耐腐食性が上記従来のＣｒ及びＣｒＮ薄膜が蒸着された剃刀刃より優れた性能を示した。また、ＣｒＮ薄膜が蒸着された剃刀刃と比較した時、切削性能、切断性能も増加されたことが分かった。

一方、上記Ｃｒ−ＤＬＣ薄膜が蒸着された剃刀刃と、既存のＣｒまたはＣｒＮ薄膜が蒸着された剃刀刃とを比較するために、実際、剃刀カートリッジに上記剃刀刃を適用して、使用者に剃刀刃の種類を教えないでシェービング時の性能を評価した。その結果、Ｃｒ−ＤＬＣ薄膜が蒸着された剃刀刃が既存の剃刀刃、即ち、Ｃｒ、ＣｒＮ薄膜が蒸着された剃刀刃より快適性、密着性、傷の有無、安全性、シェービング後の感じなど全体的に優れていると評価された。

１００：スパッタターゲット
１０２：金属材料
１０４：セラミックス材料
２００：スパッタリング装置
２０６：剃刀刃
２０８：スパッタターゲット
３００：剃刀刃
３０２、３０４：ターゲット

Claims (21)

1. 剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法において、
   ステンレス鋼に熱処理する第１過程と、
   前記熱処理されたステンレス鋼を研磨して刃先を形成する第２過程と、
   前記形成された刃先上に複数のコーティング材料を蒸着する第３過程とを含み、
   前記第３過程でスパッタリング装置を使用するが、前記スパッタリング装置にスパッタターゲットを備え、前記スパッタターゲットは、前記刃先と剃刀刃に蒸着される第１成分と第２成分を含むことを特徴とする剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
2. 前記第３過程は、刃先に金属薄膜やセラミックス系の炭化物、窒化物、酸化物薄膜を蒸着する段階を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
3. 前記金属薄膜は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂの中の何れか一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
4. 前記第３過程は、剃刀刃に有機材料であるＰＴＦＥ（ＰｏｌｙＴｅｔｒａＦｌｕｏｒｏＥｔｈｙｌｅｎｅ）を蒸着する段階をさらに含んでなることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
5. 前記第３過程は、金属薄膜を有機材料と硬質材料の薄膜との間に蒸着する段階をさらに含んでなることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
6. 前記第１成分は金属系の材料であることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
7. 前記金属系の材料は、円形または多角形の形状からなることを特徴とする請求項６に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
8. 前記金属系の材料は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｗ、Ｎｂの中の何れか一つであることを特徴とする請求項６に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
9. 前記第１成分はセラミックス系の材料であることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
10. 前記セラミックス系の材料は、円形または多角形の形状であることを特徴とする請求項９に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
11. 前記セラミックス系の材料は炭素であることを特徴とする請求項９に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
12. 前記第２成分は金属系の材料であることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
13. 前記金属系の材料は、円形または多角形の形状からなることを特徴とする請求項１２に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
14. 前記第２成分は、セラミックス系の材料であることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
15. 前記セラミックス系の材料は、円形または多角形の形状からなることを特徴とする請求項１４に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
16. 前記スパッタリング装置は、六面体形や円柱形からなることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
17. 前記スパッタリング装置は真空が形成されたことを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
18. 前記第３過程は、前記スパッタリング装置にガスを注入する段階と、
    前記注入されたガスを通じて雰囲気とプラズマが形成される段階を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
19. 前記第３過程で、剃刀刃と、前記スパッタターゲットが互いに対向するように配置され、
    前記の剃刀刃またはスパッタターゲットは固定型または移動可能な形になることを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
20. 前記第３過程において、前記スパッタリング装置にイオンガンをさらに設置して使用することを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。
21. 前記第３過程で、前記スパッタリング装置とアークイオンプレーティング方法を一緒に使用することを特徴とする請求項１に記載の剃刀の刃先及び剃刀刃の製造方法。

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