JP5461584B2 - 等方圧加圧を使用する、刃先上の薄く均一なコーティングの形成 - Google Patents

Description

本発明は、カミソリ刃に関し、特にカミソリ刃の刃先上のコーティング及びその製造に関する。

フルオロポリマーコーティングされた刃を備えて組み立てられる湿式カミソリが、フルオロポリマーコーティングされた刃を備えずに組み立てられるカミソリよりも性能が優れていることは、従来技術において周知である。カミソリ刃のコーティングに利用される、最も一般的なフルオロポリマーの１つは、ポリテトラフルオロエチレン、すなわちＰＴＦＥ（又は、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）の形態）である。刃の刃先にＰＴＦＥ（例えば、テロマー）コーティングを加えることで、あごひげの毛、又は他の種類の毛髪繊維に関する切断抵抗力は、劇的に低減する。切断抵抗力の低減は、安全性、密接度、及び快適性を含めた、剃毛の属性を顕著に改善するため、望ましい。そのような既知のＰＴＦＥコーティングされた刃先は、米国特許第３，０７１，８５６号に記載されている。

ポリマーコーティングされた（例えば、ＰＴＦＥコーティングされた）刃先を製造するために利用可能な、多くの種類のコーティングプロセスが存在する。一部のプロセスは、ＰＴＦＥの水性分散体を必要とし、一部は、ＰＴＦＥの有機分散体を必要とする。水性分散体のプロセスは、噴霧、スピンコーティング、及び浸漬を含み得る。ＰＴＦＥはまた、スパッタリングなどの真空に基づくプロセス、又は熱化学気相成長法（ＣＶＤ）を使用して、刃先上に蒸着させることもできる。しかしながら、品質、コスト、及び環境問題を考慮すると、水性ＰＴＦＥ分散体の噴霧が、一般に望ましい。有機溶媒中ＰＴＦＥ分散体もまた、当該技術分野において既知のプロセスである。この種類の分散体としては、例えば、米国特許第５，４７７，７５６号に記載の、イソプロパノール中Ｖｙｄａｘ １００（Ｄｕｐｏｎｔ製）を挙げることができる。

水性分散体又は有機系分散体のいずれを利用するかに関わらず、噴霧プロセスを、後続の焼結プロセスと共に利用する場合には、図１に示すように、顕微鏡スケールの不均一な表面形態が、刃先上に、及び刃の最先端部に近位の領域に作り出される。このことは、ＰＴＦＥ粒子の粒径分散によって、並びに分散体の濡れ及び拡散の動力学によって生じる可能性がある。典型的には、噴霧プロセスによって作り出されるＰＴＦＥコーティングの平均厚さは、約０．２μｍ〜約０．５μｍである。

刃先上のＰＴＦＥコーティングが薄くなるにつれて、切断抵抗力は低下する（コーティングは均一であると仮定して）ことに留意されたい。上述のように、このことは一般に望ましいことではあるが、刃先上のＰＴＦＥコーティングが薄すぎると、ＰＴＦＥ材料の固有特性によって、不十分な被覆率、及び低い耐摩耗性が生じる恐れがある。あるいは、ＰＴＦＥコーティングが厚すぎると、非常に高い初期の切断抵抗力が生じる場合があり、これは一般に、より大きな抵抗、引張り、及び引きずりをもたらし、結果として、切断効率が失われ、続いて剃毛の快適性が失われる恐れがある。それゆえ、ポリマー材料の属性と、改善された剃毛属性の提供が可能な最薄のコーティングの獲得とを両立させるための、技術的な課題が存在する。

このことは、極めて低い摩擦係数を有する、薄く、稠密で、均一なＰＴＦＥコーティングを刃先上に形成することへの、当該技術分野における要求を刺激する。

従来から、この目的に向かった取り組みがなされ、種々のＰＴＦＥ分散体の選択、分散体中で使用される界面活性剤の改質、及び／又は噴霧−焼結条件の最適化などが、ある程度の有効性を示している。

刃先上のＰＴＦＥの薄化に関する、既知の解決方法の一部としては、（１）機械的な剥離、研磨、磨耗、又は押し戻し、（２）高エネルギービーム（電子、γ線又はＸ線、シンクロトロン）エッチング、又はプラズマエッチング、（３）Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）技術、又はペルフルオロペル−ヒドロフェナントレン（ＰＰ１１）オリゴマーの適用が挙げられる。

第１の機械的な剥離による解決方法の不利な点は、この方法は制御が困難であって、不均一な薄化を生じさせる恐れがあり、また先端部の損傷の原因にもなり得ることである。ＰＴＦＥを薄化するために高エネルギービームを適用することの不利な点は、それがＰＴＦＥの架橋結合及び分子量を変化させ、それによって摩擦力が、またしたがって切断抵抗力が、増大する恐れがあることである。

比較的成果を示している一手法は、噴霧及び焼結のプロセスによって作り出された比較的厚いＰＴＦＥコーティングの厚さを低減する（例えば、又は薄化する）ことが可能な、米国特許第５，９８５，４５９号に記載の、Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）技術の適用である。この従来技術のプロセスは、図１に示すように、流れ１０で示され、先端部１３の上及び周辺に、ＰＴＦＥ粒子１１を噴霧してコーティングさせた刃１２を、工程１４で示すように、約１０１．３ｋＰａ（１気圧（１ａｔｍ））、及び摂氏約３３０度（℃）〜約３７０℃の温度でアルゴンを使用して焼結し、焼結ＰＴＦＥコーティング１６を作り出す。典型的には、噴霧プロセスによって作り出されるＰＴＦＥコーティングの平均厚さは、約０．２μｍ〜約０．５μｍである。

工程１７で示すように、続いてＦｌｕｔｅｃ（登録商標）技術をコーティング１６上に適用し、薄化ＰＴＦＥコーティング１８を作り出す。このことには、典型的には、ＰＴＦＥコーティングされた刃１６を、約２７０℃〜約３７０℃の高温下、及び約３０４．０ｋＰａ（３ａｔｍ）〜約６０８．０ｋＰａ（６ａｔｍ）の圧力で、溶媒中に浸漬させることが含まれる。一般に、このＦｌｕｔｅｃ（登録商標）プロセスで使用する溶媒としては、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロシクロアルカン、又はペルフルオロポリエーテルなどの溶媒が挙げられる。

Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）手法を使用して、約１０ｎｍ〜約２０ｎｍの厚さを有する、より均一なＰＴＦＥコーティング１８を達成することができ、その結果、Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）処理の知識以前に利用されていた多くの手法と比較して、ほぼ４０％の、ウールフェルト繊維に対する刃先の最初の切断抵抗力の低減がもたらされる。しかしながら、Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）プロセスの大きな欠点は、使用された溶媒の大部分が再利用可能であるとしても、一部は廃棄物として処理する必要があることである。

Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）技術の他の不利な点は、Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）プロセスで使用する化学溶媒が、一般に、上述のように改善された剃毛属性を提供する焼結コーティング１８から、ＰＴＦＥ材料の大部分を除去することである。

Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）技術の他の不利な点は、一般に、得られるＦｌｕｔｅｃ（登録商標）コーティングが依然として多孔性を示すことであり、これはコーティング分子が稠密に充填されていないためである。このことにより、所望の高分子量を有するコーティングは、達成が困難である。

米国特許第３，０７１，８５６号 米国特許第５，４７７，７５６号 米国特許第５，９８５，４５９号

それゆえ、薄く、均一で、稠密なコーティングを刃先上に作り出すための、代替的な装置及び方法に対する必要性が存在する。

本発明は、少なくとも１種のポリマー材料でコーティングされた、少なくとも１つの刃先を、等方圧加圧（ＩＰ）することを含む、カミソリ刃の形成方法を提供する。

本発明のポリマー材料は、ＰＴＦＥなどのフルオロポリマーを含む。等方圧加圧は、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、又は冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）とすることができる。得られる等方圧加圧されたコーティングは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さの範囲であり、実質的に均一な表面形態を有し、実質的にゼロの孔隙率を有する。

特定の実施形態では、等方圧加圧条件は、約３００℃〜約３８０℃の範囲の温度、約１０ＭＰａ〜約５５０ＭＰａの圧力範囲、アルゴン又は窒素の不活性雰囲気を含み、この等方圧加圧条件は、約１０分〜約１０時間の範囲の時間をかけて適用され得る。

この等方圧加圧条件は、ポリマーコーティングを焼結させた後、又はＦｌｕｔｅｃ（登録商標）の適用を受けた後に、刃先上のポリマーコーティングに適用されてもよい。

本発明の一態様では、ポリマー材料は、非フルオロポリマーからなる。

本発明の更に別の態様では、カミソリ刃の基材は、クロム（Ｃｒ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、非結晶ダイヤモンド、若しくはクロム／白金（Ｃｒ／Ｐｔ）の最上層コーティングを有する鋼、又はこのコーティングを有さない鋼である、刃を含み得る。

本発明のまた更に別の態様では、本発明の刃先は、最初に、浸漬、スピンコーティング、スパッタリング、又は熱化学気相成長法（ＣＶＤ）によって、ポリマー材料でコーティングされ得る。

他に定義されない限り、本明細書において使用される全ての技術的用語及び科学的用語は、本発明の属する分野の当業者に慣例的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似若しくは同等の方法及び材料を、本発明の実施又は試験において使用することができるが、好適な方法及び材料を以下に記載する。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許、及び参照は、参照することによりその全体を本明細書に組み込む。不一致である場合、定義を含め本明細書は調整される。更に、材料、方法、及び実施例は一例に過ぎず、制限することを意図していない。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。

本明細書は、本発明を形成すると思われる主題を特定して指摘し明確に請求する請求項にて結論とするが、本発明は、添付図と関連づけて行う次の説明によってよりよく理解されると考えられ、添付図中では同様の表記は実質的に同一の要素を示すのに使用する。
Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）技術を使用する、従来技術の薄化プロセスを示すフローチャート。 本発明による、等方圧加圧の概略図。 熱間等方圧加圧プロセスを使用する、本発明の実施形態によるフローチャート。 熱間等方圧加圧プロセスを使用する前の、図３の刃ベベル領域の光学顕微鏡写真。 熱間等方圧加圧プロセスを使用した後の、図３の刃ベベル領域の光学顕微鏡写真。 熱間等方圧加圧プロセスを使用する、本発明の別の実施形態によるフローチャート。 熱間等方圧加圧プロセスを使用する前の、図４の刃ベベル領域の光学顕微鏡写真。 焼結プロセスの後の、図４ａの刃ベベル領域の光学顕微鏡写真。 熱間等方圧加圧プロセスを使用した後の、図４ｂの刃ベベル領域の光学顕微鏡写真。 本発明による、種々の厚さプロファイルの概略図。 本発明による、種々の厚さプロファイルの概略図。 本発明による、種々の厚さプロファイルの概略図。 図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃの厚さ分布のグラフ。

本発明は、最初の数回の剃毛における剃毛属性の改善を示すように形成される、カミソリ刃の刃先に関する。本発明の主要な一態様は、低い切断抵抗力及び低い摩擦力を有する、薄く、稠密で、均一なコーティングを、刃先上に形成することを目的とする。用語「薄い」とは、本発明のコーティングの厚さについての言及である。一般的に、刃先上のコーティングが薄くなるほど、切断抵抗力がより低くなり、剃毛属性はより良好になる。本明細書で使用するとき、用語「稠密」とは、本発明のコーティングにおいて示される、多孔性の欠如、又は実質的な消失を意味する。稠密性は、より低い摩擦力及び切断抵抗力、より一貫した剃毛、更にはより低い磨耗率（例えば、刃の、より長い耐用期間）をもたらすため、望ましい。本明細書で使用するとき、用語「均一」とは、本発明のコーティングにおいて示される、表面形態（例えば、平滑度）についての言及である。同様に、コーティングの表面が均一であるほど、特に、剃毛がより快適になり、磨耗率はより低くなる。上述のように、刃先のコーティングのために通常利用される材料は、フルオロポリマーの１種、すなわちＰＴＦＥである。したがって、ＰＴＦＥは、本発明の説明の全体を通して言及されるが、実質的に等価として代用可能な他の材料（後述）を排除するものではない。

本発明によって製造されるカミソリの刃先は、以下に説明するように、従来の噴霧及び焼結の技術によって製造されたものよりも、より快適な最初の数回の剃毛と相関する、より低い初期切断抵抗力を示す。

本発明は、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）、他の関連するＣＩＰプロセス、若しくは他の等方圧プロセスが含まれ得る、等方圧加圧と呼ばれる既知のプロセス又は技術の、新規な適用を開示する。一般的には、等方圧加圧は、セラミックス、合金、及び他の無機材料のような材料を圧縮するために使用されることが知られている。ＨＩＰプロセスを使用する一部の実施例としては、セラミックタービン翼、ニッケル基超合金タービン、アルミニウム鋳物、及び低い孔隙率を必要とする材料が挙げられる。等方圧加圧プロセスは、比較的成熟した技術の代表ではあるが、ポリマー産業においては、一般的に利用されてはいない。

図２に示すように、ＨＩＰプロセス装置２０は、典型的には、加熱チャンバ２３内の高温、及び高圧格納容器２４内の等方高ガス圧の双方に、構成要素を晒す。本発明では、装置２０内に定置される構成要素は、例えば刃スピンドル２２の形態で挿入される、カミソリ刃である。真空室２５が、容器２４内に空気を吸い込む。コンプレッサー２７を介して、ＨＩＰプロセスで最も一般的に使用される加圧ガスは、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）である。窒素のような他のガスを使用してもよい。このような不活性ガスは、刃及びポリマー材料に対する損傷を低減するために使用される。ＨＩＰチャンバ２０を加熱して、圧力容器２４内部の圧力上昇を引き起こし、制御ユニット２８によって、ガスの圧力及び温度を管理する。一般的には、ＨＩＰなどの等方圧プロセスは、約１０分〜約１０時間、望ましくは約２０〜３０分の範囲の時間をかけて適用され得る。

全ての種類の等方圧プロセスにおいて、圧力は、構成要素に対して、全ての方向から加えられ、用語「等方圧」はこれに由来する。

図２には示されないが、ＣＩＰプロセスは、ＨＩＰプロセスと極めて類似しており、異なる点は、ＣＩＰプロセスは室温で機能し、また均一な製品を製造するために、ポンプ注入され、かつ全ての面上を加圧する、圧力機構としての液体媒体（油−水混合物であることが多い）を必要とする場合があり、多くの例では、適切な最終製品を提供するために、追加的な加工処理（例えば、焼結など）が要求される場合があることである。一般的には、ＣＩＰは、約９８ＭＰａ（１０００ｋｇｆ／ｃｍ^２）〜約５５０ＭＰａを超える高い等方圧力を加えることを伴う。ＣＩＰは、非常に有効な圧粉プロセスである。２つの周知のＣＩＰ法としては、ラバーバッグ内に密閉した粉体を、高圧の媒体中に直接浸漬する、湿式バッグプロセス、及び圧力容器内に組み込まれたラバーモールドを介して、加圧加工が達成される、乾式バッグプロセスが挙げられる。

本発明の目的に関して、既知の等方圧加圧プロセスのいずれをも、実質的に交換可能に使用して、温度、圧力、又は追加的処理のいずれかにおける妥当な一部の修正を加えながら、所望の製品結果を生じさせることができると想到される。それゆえ、本発明の熱間等方圧加圧の実施形態を、より詳細に以下で説明するが、他の種類の等方圧加圧のいずれをも（追加的に、又は代替として）使用する意図が、本発明において想到される。

本発明の望ましい実施形態では、薄く、稠密で、均一な刃先を製造するために、刃先上又はポリマーコーティング（例えば、ＰＴＦＥコーティング）された刃先上に、熱間等方圧加圧を使用する。従来技術のＦｌｕｔｅｃ（登録商標）プロセスと比べ、ＨＩＰプロセスなどの等方圧加圧プロセスを利用する１つの大きな利点は、等方圧プロセス（例えば、ＨＩＰ）が、一般に、いずれの有機溶媒の使用も必要としないことにより、環境に配慮した単純な解決方法が提供されることである。

熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）は、本発明において刃先上のＰＴＦＥコーティングに適用した場合、以下に説明するように、刃先上のＰＴＦＥコーティングを、強制的に焼結及びクリープ（溶融に類似）させる。焼結は、ＰＴＦＥ粒子の凝集塊を加熱形成する。クリープは、熱又は圧力が継続的に加わり、漸進的かつ永続的にＰＴＦＥ粒子コーティングを変形させる。このように、材料に焼結及びクリープ（溶融に類似）を生じさせることによって、ＨＩＰプロセスは、稠密で、薄く均一なＰＴＦＥコーティングを刃先上に形成することが可能である。

一態様では、ＰＴＦＥコーティングされた刃先（例えば、従来の噴霧された、又は噴霧−焼結された）の処理に関する、本発明における熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）プロセスの新規な適用は、極めて薄く、稠密で、均一なＰＴＦＥコーティングを作り出すことができる。上述のように、ＰＴＦＥコーティングの厚さ及びＰＴＦＥコーティングの刃先上での形態の双方が、切断抵抗力の減少、及びより良好な剃毛体験の獲得の観点から、重大かつ重要であることが知られている。

それゆえ、刃先に適用されるＨＩＰプロセスは、以下に説明するように、ポリマーコーティングの厚さを効果的に操作し得る、ＨＩＰ条件に関しての新たな適用を提供する。図３の本発明の一実施形態では、コーティングされた刃先上に、熱間等方圧加圧を使用して、薄く、稠密に、かつ均一にコーティングされた刃先を製造する。

ここで図３を参照すると、刃の先端部３３の上及び周辺に、ＰＴＦＥ粒子３４のような（例えば、事前に噴霧された）、少なくとも１種のポリマーコーティングを含む、少なくとも１つの刃３２は、工程３５で、図２に関連して説明されたＨＩＰ条件に晒されて、本発明の実施形態による、刃３２上の薄く均一なＰＴＦＥコーティング３８を提供する。

本発明における工程３５でのＨＩＰ条件は、約３００℃〜約３８０℃の範囲の温度、又は約３２７℃のＰＴＦＥ融解温度に近い温度を含むことができる。本発明において望ましい温度は、約３３０℃〜約３７０℃とすることができる。更には、本発明では、工程３５でのＨＩＰ条件は、約１００ＭＰａ〜約５５０ＭＰａの圧力範囲を含むことができる。通常、ＨＩＰは、約１００ＭＰａ〜約３５０ＭＰａで、望ましくは約２２０ＭＰａで実行される。上述のように、本発明における工程３５でのＨＩＰ条件は、望ましくはアルゴン又は窒素中の、不活性雰囲気を必然的に含み得る。

比較的高いＨＩＰ温度を有することにより、ＰＴＦＥコーティングは上述のように軟化し、これによって刃先表面を覆うＰＴＦＥ材料の変形が、又は「クリープ」すなわち流動（例えば、溶融に類似）が増進する。ＰＴＦＥ材料が流動すると、ＰＴＦＥ材料は、刃先の表面内部の、図３の隙間３４ａ内にクリープする。隙間の大部分が除去されることによって、実質的にゼロの孔隙率を有する、稠密なコーティングがもたらされる。ＨＩＰプロセスの間の、このクリープの機序に加えて、高いＨＩＰ圧力は、同時に、刃の先端部付近に存在する厚いＰＴＦＥコーティングを先端部から押し退け、そのためコーティング３８で図３に示すように、刃の先端縁部３３上に、非常に薄く、稠密で、均一なコーティングが形成される。得られる図３のＰＴＦＥコーティング３８の厚さは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの範囲であり、望ましくは約２０ｎｍである。コーティング３８の厚さ３８ａは、一部に、若干非有意の領域、又は若干厚い領域（例えば、先端部で）がある可能性を伴うが、コーティングの全領域にわたって実質的に均一である。コーティング３８の表面形態は、ＰＴＦＥ粒子の凝集（例えば、厚さが不均一な領域、又はＰＴＦＥ粒子が突出する領域）を実質上有さない、平滑なものであり、これによって最適な摩擦力及び切断抵抗力がもたらされる。一部の実施形態では、コーティング３８によって覆われる（例えば、ＨＩＰ後の）表面積３２ｂは、コーティング３４によって覆われた表面積３１よりも大きい場合がある。この表面積又は長さ３７は、ユーザの皮膚に接触する、カミソリ刃のおおよその領域であるため、１５０μｍよりも大きいことが望ましい。ＨＩＰ条件は、一般に、良好な品質管理能力を備えているため、この１５０μｍの所望のコーティング寸法は、一般に容易に達成可能である。

本発明のコーティング３８の特性は、コーティング３４と比べて、大いに改善される。このことを理解する１つの方法は、ＰＴＦＥコーティング３８の干渉色の評価に依拠するものである。例えば、図３ａ及び図３ｂの写真に示すように、偏光を用いた光学顕微鏡を使用することは、ＰＴＦＥコーティングされた刃先の特性（例えば、均一性、表面形態、稠密性など）を評価する１つの方法である。図３ａでは、ＨＩＰプロセスの適用前に撮影した、未焼結のＰＴＦＥコーティング（例えば、図３のコーティング３４）が示され、ここでは、約４５，０００ダルトンの分子量平均を有する、Ｄｕｐｏｎｔ製ＬＷ１２００ ＰＴＦＥの、２．５０重量％分散体を使用した。図３ａは、図３のベベル領域３２ｂ、すなわち刃先の一側面の写真に相当し、刃先３２ｃは約２５０μｍの全長を有する。先端部３３は、図３ａ及び図３ｂの写真の下端に示される。

ＨＩＰプロセスを、３７０℃で、若しくは約３７０℃で、及び２５０ＭＰａで、若しくは約２５０ＭＰａで適用した後（例えば、図３の工程３５で）、結果作り出されるコーティング３８は、効果的に表面の輪郭に「しがみつき」、かつ刃先の表面内部の図３の隙間３４ａ内にポリマーをクリープさせることから、刃先の表面を覆って適合する。またそれは、ＰＴＦＥ粒子の集団のクラスター３４ｂを平滑にならすこともできる。これらの局所３４ｂは、それらの領域に厚さを追加し得る点で、コーティングされた刃先の表面形態における不均一な領域を表し、そのような厚さは、摩擦力及び切断抵抗力に影響を及ぼし得るため、望ましくない（例えば、刃の先端部３３で）。コーティング３８を、図３ｂの写真に示す。「ＨＩＰ前」の写真（図３ａに示す）と「ＨＩＰ後」の写真（図３ｂに示す）との間の、コーティングの表面形態における差異は、肉眼で容易に気付くことが可能である。１つの視認可能な差異としては、孔隙３４ａ及びＰＴＦＥ粒子の凝集３４ｂの、図３ｂの写真における実質的な消失が挙げられる。

一般的には、刃先基材上のＰＴＦＥコーティングの被覆率及びコーティングの表面（又は生物学的）特性は、ＨＩＰプロセス後に改善される。具体的には、特性の改善の１つは、刃先の最先端部周辺のＰＴＦＥコーティングの厚さが、実質的に薄化されて均一であり、刃の切断抵抗力を有意に減少させる（例えば、ウールフェルト繊維、又は毛髪繊維の切断抵抗力が有意に低減する）所望の結果であり得ることである。例えば、最初のウールフェルト切断力（すなわち、切断抵抗力）は、ＨＩＰプロセス後に、約１５％〜約６５％の抵抗力の減少率を有し得、又は最初のウールフェルト切断力（すなわち、切断抵抗力）は、ＨＩＰプロセス後に、約４．８９Ｎ（１．１０ｌｂ）〜約７．５６Ｎ（１．７０ｌｂ）の範囲で低減し得る。

このＨＩＰプロセスの結果（例えば、従来の焼結プロセスと比較して、刃先の最初の切断抵抗力を実質的に低下させること）は、より快適でより密接した剃毛ををもたらす、より低い最初の切断抵抗力を、刃先に提供する。密接度及び快適性などの剃毛属性の改善は、ＨＩＰ処理した、湿式剃毛システム用のＰＴＦＥコーティングされた刃によって達成されることが認められている。

刃先に適用される新規なＨＩＰ技術は、刃先上のＰＴＦＥコーティングを薄化するための非化学的技術を提供することから、ＰＴＦＥ材料が失われることがなく、そのため既知の化学的プロセス（例えば、Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）技術）に比べて有利でもある。結果として、最適条件下では、本明細書に記載されるこの新規な技術は、既知の薄化プロセス（例えば、噴霧焼結及びＦｌｕｔｅｃ（登録商標）技術を示す、図１のプロセス）に対する代替的な手法とすることができ、したがって、これらのプロセス全体の代わりとして使用することができる。

上記の図３、図３ａ、及び図３ｂは、他のいずれの処理（例えば、焼結）も受けていない、ポリマーコーティングされた刃先を処理して、コーティングされたポリマーを薄化し、低い切断抵抗力の刃先を達成するために、直接適用されるＨＩＰプロセス、すなわちポリマーコーティングプロセス全体の単純化を示す。

ここで図４を参照すると、本発明の別の実施形態では、ＰＴＦＥコーティングされた刃先を焼結によって処理した後に、ＨＩＰプロセスを適用することができる。図４に示すように、刃の先端部４３の上及び周辺に、ＰＴＦＥ粒子４４による（例えば、噴霧された）コーティングを含む刃４２に、工程４５で焼結を施す。この焼結の工程としては、刃４２を、１０１．３ｋＰａ（１ａｔｍ）若しくはその前後、及び約３３０℃〜約３７０℃に晒すことが挙げられる。焼結の工程後、隙間４４ａの有意な低減が、コーティング４６内部に存在し得る。このことによって、ある程度改善された稠密性を有するコーティング４６が提供される。ＰＴＦＥ粒子の集団４４ｂは凝集を示し、コーティング４４における不均一な領域を表し、また焼結後には低減し得るものの、コーティング４６において、図４に示すように、局所４６ａに残存し得る。図４に示すように、焼結後のＰＴＦＥ粒子４６は、元のＰＴＦＥ粒子４４よりも平滑である。ＰＴＦＥ粒子４６の厚さは、約０．２μｍ〜約１μｍにすることができる。粒子４６を有する刃４２を、工程４７で示すＨＩＰ条件に晒すことによって、本発明の別の実施形態による、刃４２上のより薄く均一なＰＴＦＥコーティング４８が提供される。ＰＴＦＥ粒子４８の厚さは、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ、又は好ましくは、約２０ｎｍである。図４の工程４７でのＨＩＰ条件は、図３に関連して上述したＨＩＰ条件と類似する。

この場合も、比較的高いＨＩＰ温度を有することにより、ＰＴＦＥコーティング４６は軟化し、これによって刃先表面を覆うＰＴＦＥ材料の変形が、又は「クリープ」すなわち流動が増進する。ＰＴＦＥ材料が流動すると、ＰＴＦＥ材料は、刃先の表面内部の、残存するいずれの図４の隙間、すなわち孔隙４４ａ内にも更にクリープする。隙間４４ａの除去によって、一貫した剃毛、より低い摩擦力、及び改善された磨耗率をもたらす、実質的にゼロの孔隙率を有する、望ましい稠密なコーティングがもたらされる。ＰＴＦＥ粒子の集団４４ｂは凝集を示し、不均一な領域を表し、また、ＨＩＰ工程４７の間に、実質的に平滑にならされて、更に低減される。コーティング４６内部の、図４の局所４６ａはまた、残存するＰＴＦＥ粒子の凝集を示す。これらの局所４６ａは、突出することによって、それらの領域に厚さを追加し得る点で、コーティングされた刃先の表面形態における不均一な領域を表し、これは、摩擦力及び切断抵抗力に悪影響を及ぼし得るため、一般に望ましくない。これらの局所４６ａは、得られるコーティング４８では、実質的に除去することができる。それゆえ、得られるコーティング４８中には、孔隙は実質的に存在せず、隙間４４ａ及び他の凝集４４ｂは、存在しているとしてもわずかであって、得られる表面形態は、実質的に均一、平滑であり、ＰＴＦＥ粒子４６ａは、存在しているとしてもわずかである。

ＨＩＰプロセスの間の、このクリープの機序に加えて、高いＨＩＰ圧力は、同時に、刃の先端部付近に存在する厚いＰＴＦＥコーティングを先端部から押し戻して退け、そのため図４に示すように、刃の先端縁部４３上に、非常に薄く均一なＰＴＦＥコーティング４８が形成される。得られる図４のＰＴＦＥコーティング４８の厚さは、図３に関して上述したように、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍであり、望ましくは約２０ｎｍである。

ここで図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃを参照すると、図４に関連して説明される３つの段階にわたる、コーティング特性の改善が、光学顕微鏡写真によって示される。これらの写真は、上述のように、ＰＴＦＥコーティングされた刃先の特性（例えば、均一性、表面形態、及び稠密性）を評価するための方法としての、偏光の使用によるＰＴＦＥコーティングの干渉色の表示に役立つ。図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃの各写真は、それぞれ図４の各ベベル領域４２ｂに対応し、この刃先は、約２５０μｍの全長４２ｃを有し得る。先端部４３は、それぞれ図４ａ、図４ｂ、及び図４ｃの写真の下端にあるとして示される。これらの写真は、２．５０重量％のＰＴＦＥ（Ｄｕｐｏｎｔ Ｔｅ−３６６７Ｎ分散体）でコーティングされた刃先のサンプルを、異なる段階で撮影したものである。分子量の平均は、約１１０，０００ダルトンである。本発明のコーティングの分子量の範囲は、約３０００〜約１００万ダルトンの範囲であり、望ましくは約４０，０００ダルトン〜約２００，０００ダルトンの範囲にある。

図４ａでは、焼結の工程４５の前の、刃４２に適用された図４のコーティング４４を、光学顕微鏡写真Ａで示す。ＨＩＰプロセスを適用する前の、アルゴン中で３４３℃、及び１０１．３ｋＰａ（１ａｔｍ）で得た、従来の焼結ＰＴＦＥコーティング（例えば、図４のコーティング４６）を、図４ｂに示す。アルゴン中で３４３℃、若しくは約３４３℃、及び約２０６．７ＭＰａ（２０４０ａｔｍ）で、ＨＩＰプロセスを適用した後（例えば、図４の工程４７で）、結果作り出されるコーティング４８は、効果的に表面の輪郭に「しがみつき」、かつ刃先の表面内部の図４の隙間４４ａ内にポリマーをクリープさせることから、刃先の表面を覆って適合する。得られるコーティング４８を、図４ｃの写真に示す。

「焼結前」の写真（図４ａに示す）、「焼結後」の写真（図４ｂに示す）、及び「ＨＩＰ後」の写真（図４ｃに示す）の間の、コーティングの表面形態における差異は、肉眼で容易に気付くことが可能である。１つの視認可能な差異としては、ＰＴＦＥ粒子の多くの凝集４６ａ及び隙間（すなわち孔隙）４４ａの、図４ｂ及び図４ｃの写真における消失が挙げられる。粒子４６ａは、突出することによって、それらの領域に厚さを追加し得ることから、コーティングされた刃先の表面形態における不均一な領域を表す。

ここで図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃを参照すると、不均一な厚さプロファイル及び均一な厚さプロファイルの図が示され、図６では、全てがグラフ形式で示される。コーティング５２は、図５ａに示される、刃の刃先上の不均一なＰＴＦＥコーティングであり、コーティング５２は、５２ｂで示される刃の先端部でよりも、５２ａで示される刃先、すなわち側面上での方が視覚的に厚さがある。コーティング５４は、図５ｂに示される、刃の刃先上の不均一なＰＴＦＥコーティングであり、コーティング５４は、刃の側面５４ａ上よりも、５４ｂで示される刃の先端部での方が視覚的に厚さがある。本発明によれば、コーティング５６は、図５ｃに示される刃の、刃の側面５６ａ及び刃の先端部５６ｂで、実質的に均一な厚さであるように示される。場合によっては、刃の先端部５６ｂでの厚さは、刃の側面５６ａでの厚さよりも若干大きくてもよい（図示せず）。５２ａ、５２ｂ、及び５４ａ、５４ｂに関する寸法の範囲は、約０．２μｍ〜約１μｍであり、５６ｂでは、約２０ｎｍ〜約１００ｎｍに低減される。

刃先端部からの距離に対する、図５ａ、図５ｂ、及び図５ｃに示す刃のコーティングの厚さ５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ、５６ａ、及び５６ｂはまた、図６のグラフ形式でも示され、このグラフでは、ｘ軸は、コーティングの厚さの値を表し、ｙ軸は、刃先端部からの距離の値を表す。図６に示すように、図５ｃの、コーティング５６を有する刃は、刃先端部からの距離とは関わりなく、均一な厚さ（例えば、グラフ上の直線６６）を有するが、一方で図５ｂの、コーティングの厚さ５４ａ及びコーティングの厚さ５４ｂを有する刃は、コーティングの厚さが、先端部で最も厚いが、刃先端部から遠くに離れるにつれて減少することを示す、曲線６４によって表され、また一方で図５ａの、コーティングの厚さ５２ａ及びコーティングの厚さ５２ｂを有する刃は、コーティングが、刃のベベル縁部を中間まで下がった部分で最も厚く、刃先端部で比較的薄いことを示す、曲線６２によって表される。

ＨＩＰは、予備形成されるＰＴＦＥコーティングが、厚さ、均一性、分子量、粒径などに関してどのように具体化されるかということに対して影響を受けにくく、そのため結果として、最初のＰＴＦＥコーティングのいずれの方法も、本発明に従って利用できることに留意するべきであり、その方法としては、浸漬、スピンコーティング、スパッタリング、及び熱化学気相成長法（ＣＶＤ）が挙げられるが、これらに限定されない。それゆえ、最初に形成されるポリマーコーティングが、どれほど不均一、又は不完全であっても、ＨＩＰプロセスは、コーティング内部のＰＴＦＥ材料の再分配を通じて、より平滑で、より稠密で、より均一なコーティングを、より完全な被覆率で作り出すことができる。それゆえ、有利なことに、浸漬プロセスは、噴霧プロセスよりも均一性に劣る結果を生むにもかかわらず、最初のポリマー（例えば、ＰＴＦＥ）コーティングを作り出すために、噴霧プロセスを、単純な浸漬プロセスに置き換え可能であることが想到される。

本発明に、図１の従来技術のＦｌｕｔｅｃ（登録商標）技術を含めて、本明細書に記載の等方圧プロセス（例えば、ＨＩＰプロセス）を、Ｆｌｕｔｅｃ（登録商標）プロセスの前又は後に、刃のコーティングに適用できることが、更に想到される（図示せず）。

更には、様々な製造供給元からの原材料の、種々の分散体又は他の形態を容易に使用して、薄く均一なコーティングを達成することができる。

このように、ＰＴＦＥコーティングされた刃に対する等方圧加圧の手法から得られる利益は、刃先上の最初のＰＴＦＥコーティングに関して利用される方法とは関わりなく達成され、したがって、特定のコーティングの種類（例えば、噴霧プロセス）に限定されない。

このことは、ＩＰ技術が、一般に、刃先の品質の観点から、より堅牢であり、潜在的に有益なコスト節減を提供し得ることを示す。

ＩＰ（ＨＩＰ又はＣＩＰ）が作り出す、コーティング上の改善された形態的特性は、刃先の切断抵抗力の偏差を最低限に抑え、より良好に刃を損傷から保護する。更には、ＩＰプロセスは、全般的な製品の品質を改善し、消費者の、平滑で一貫した剃毛体験の達成に役立つ。

本発明は、ＨＩＰ若しくはＣＩＰなどの等方圧プロセス、又は他の関連する等方圧プロセスが、ＰＴＦＥに加えて他のフルオロポリマーと共に使用されるように適用可能でもあることを想到し、それらのフルオロポリマーとしては、ＰＦＡ（ペルフルオロアルコキシポリマー樹脂）、ＦＥＰ（フッ素化エチレン−プロピレン）、ＥＴＦＥ（ポリエチレンテトラフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、及びＥＣＴＦＥ（ポリエチレンクロロトリフルオロエチレン）が挙げられるが、これらに限定されない。

本発明は、ＨＩＰ若しくはＣＩＰなどの等方圧プロセス、又は他の関連する等方圧プロセスが、フルオロポリマー（例えば、ＰＴＦＥ）複合体と共に使用するように適用可能でもあることを想到し、それらの複合体としては、ＰＴＦＥ／ナノダイヤモンド、ＰＴＦＥ／シリカ、ＰＴＦＥ／アルミナ、ＰＴＦＥ／シリコーン、ＰＴＦＥ／ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、及びＰＴＦＥ／ＰＦＡが挙げられるが、これらに限定されない。

更には、本発明のＨＩＰプロセスは、必ずしも、ＰＴＦＥ又はＰＴＦＥ型の材料への適用に制約されるものではなく、他の非フルオロポリマー（例えば、非ＰＴＦＥ）コーティング材料にもまた適用可能であり、それらのコーティング材料としては、例えば、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、超高分子量ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、パリレン、及び／又は他のものが挙げられるが、これらに限定されない。

更には、カミソリ刃の基材は、クロム（Ｃｒ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、非結晶ダイヤモンド、クロム／白金（Ｃｒ／Ｐｔ）、又は他の好適な材料、若しくは材料の組み合わせなどの最上層コーティングを有する鋼、あるいはこのコーティングを有さない鋼からなってもよい。これらの材料（例えば、Ｃｒ又はＤＬＣ）からなる刃の基材は、ＨＩＰ条件が適用された後の、刃先上のポリマーコーティング材料の付着を改善することが認められている。

本発明の別の実施形態では、ＨＩＰ条件は、湿式シェーバーに加えて、乾式シェーバーに関連して使用し得ることが想到され、この乾式シェーバーの切断刃は、上述のＨＩＰ条件に、同様に晒される。

本発明の更に別の実施形態では、上述のＨＩＰ条件を、外科用の刃、手術用メス、ナイフ、ピンセット、ハサミ、大ハサミなどのような内科的若しくは外科的器具において実装される刃、又は他の非外科用の刃若しくは切断器具において実装される刃に関連して使用可能であることが、更に想到される。

本明細書に開示されている寸法及び値は、列挙した正確な数値に厳しく制限されるものとして理解すべきではない。それよりむしろ、特に規定がない限り、こうした各寸法は、列挙された値とその値周辺の機能的に同等の範囲との両方を意味することが意図される。例えば、「４０ｍｍ」として開示された寸法は、「約４０ｍｍ」を意味することを意図する。

「発明を実施するための形態」で引用した全ての文献は、関連部分において本明細書に参考として組み込まれるが、いずれの文献の引用も、それが本発明に関して先行技術であることを容認するものとして解釈すべきではない。この文書における用語のいずれかの意味又は定義が、参考として組み込まれる文献における用語のいずれかの意味又は定義と対立する範囲については、本文書におけるその用語に与えられた意味又は定義を適用するものとする。

本発明の特定の実施形態が例示され、記載されてきたが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の様々な変更及び修正を実施できることが、当業者には明白であろう。したがって、本発明の範囲内にあるそのような全ての変更及び修正を、添付の「特許請求の範囲」で扱うものとする。

Claims (15)

1. 少なくとも１種のポリマー材料でコーティングされた、少なくとも１つの刃先を、等方圧加圧（ＩＰ）することを特徴とする、カミソリ刃の形成方法。
2. 前記等方圧加圧が、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）、又は冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）からなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記ポリマー材料がフルオロポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記等方圧加圧されたポリマーコーティングが、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さの範囲である、請求項１に記載の方法。
5. 前記等方圧加圧されたポリマーコーティングが、実質的に均一な表面形態を有する、請求項１に記載の方法。
6. 前記等方圧加圧されたポリマーコーティングが、実質的にゼロの孔隙率を有する、請求項１に記載の方法。
7. 前記ＨＩＰが、約３００℃〜約３８０℃の範囲の温度、約１０ＭＰａ〜約５５０ＭＰａの圧力範囲、アルゴン又は窒素の不活性雰囲気を更に含み、前記ＨＩＰは、約１０分〜約１０時間の範囲の時間をかけて適用される、請求項２に記載の方法。
8. 前記等方圧加圧の工程が、前記ポリマー材料を焼結させた後に、前記ポリマー材料に適用される、請求項１に記載の方法。
9. 前記ポリマー材料が非フルオロポリマーを含む、請求項１に記載の方法。
10. 前記カミソリ刃が、鋼、クロム（Ｃｒ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、非結晶ダイヤモンド、又はクロム／白金（Ｃｒ／Ｐｔ）からなる、請求項１に記載の方法。
11. 前記少なくとも１つの刃先が、浸漬、スピンコーティング、スパッタリング、又は熱化学気相成長法（ＣＶＤ）によって、前記ポリマーでコーティングされる、請求項１に記載の方法。
12. 請求項１に記載の方法を使用して形成される、カミソリの刃先。
13. 等方圧加圧されたポリマー材料でコーティングされた刃先を特徴とする、カミソリ刃。
14. 前記ポリマー材料がフルオロポリマーを含む、請求項１３に記載のカミソリ刃。
15. 前記等方圧加圧されたコーティングが、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）によって形成され、約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの厚さの範囲であり、実質的に均一な表面形態を有し、実質的にゼロの孔隙率を有する、請求項１３に記載のカミソリ刃。

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