KR100902702B1 - 면도기 면도날의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본원의 면도기 면도날은 절단날을 갖는 기판과 예를 들어 크롬이 첨가된 탄소 함유 재료로 이루어진 코팅을 포함한다. 본원의 면도기 면도날은 금속이 첨가된 그래파이트를 함유한 타겟을 스퍼터링 하여, 날카로운 팁과 인접한 평면으로 형성된 절단날을 가진 기판에 직접 금속-첨가 다이아몬드형 탄소를 증착하는 단계와; 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅부에 폴리테트라플루오르에틸렌을 코팅하는 단계를 포함하고, 제조 된다.

면도기 면도날, 절단날, 중간층, 첨가제, 코팅, 스퍼터링, PVD.

Description

면도기 면도날의 제조방법{METHOD OF MAKING A RAZOR BLADE}

본 발명은 면도기 면도날의 제조방법에 관한 것이다.

면도기 면도날은 일반적으로 스테인리스 강과 같은 적절한 기판 재료로 형성되고, 절단날은 약 1000 옹스트롬 이하의, 예를 들어 200 내지 300 옹스트롬의 반경을 갖는 선단을 갖는 쐐기 형상의 구조로 형성된다. 다이아몬드, 비정형의 다이아몬드, 다이아몬드형 탄소(DLC: diamond-like carbon), 질화물, 탄화물, 산화물, 또는 세라믹과 같은 단단한 코팅이 종종 강도와 부식 저항력 및 면도성능을 향상시키는 데 이용되어, 보다 낮은 절단력을 갖는 보다 얇은 절단날이 사용되도록 하면서도 필요한 강도를 유지시킨다. 마찰을 줄이기 위해 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 외부층이 사용될 수 있다. 니오븀 또는 크롬 물질을 함유한 중간층(interlayer)은 보통 스테인리스 강인 기판과 DLC 와 같은 단단한 탄소 사이에서 부착력을 향상시키는데 도움이 될 수 있다. 면도기 면도날의 절단날 구조의 예들과 제조과정이 미국특허 제5,295,305호; 제5,232,568호; 제4,933,058호; 제5,032,243호; 제5,497,550호; 제5,940,975호; 제5,669,144호; EP 0591334; PCT 92/03330, 및 PCT 01/64406에 기재되어 있고, 이들 문헌은 본원의 참조문헌으로 인용된다.

단단한 탄소 코팅과 PTFE 외부층 사이에서 크롬 보호막층이 이용될 수 있다는 것은 알려져 있다.

일반적으로, 본 발명은 날카로운 단부와 인접한 평면으로 형성된 절단날을 포함하는 면도기 면도날을 특징으로 한다. 절단날은 첨가제(dopant)를 포함하는 탄소 함유 재료(예를 들어, DLC)의 코팅을 포함한다. 첨가제는 실리콘이거나 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 니오븀, 또는 텅스텐과 같은 금속일 수 있다. 탄소 함유 재료는 바람직하게는 0.1 내지 10 원자 퍼센트, 보다 바람직하게는 1 내지 5 원자 퍼센트의 첨가제를 포함한다.

한 실시예에서, 첨가제는 크롬이고 면도기 면도날은 여타의 중간층(예를 들어, 크롬 보호막층) 없이 탄소 함유 재료의 코팅에 PTFE 코팅을 추가로 포함한다.

다른 실시예에서, 첨가제는 역시 크롬이고 면도기 면도날은 절단날과 탄소 함유 재료의 코팅 사이에 중간층을 포함하지 않는다.

또한 본 발명은 첨가제를 포함하는 탄소 함유 재료의 코팅을 갖는 면도기 면도날을 포함하는 면도기를 특징으로 한다. 일부 실시예에서, 첨가제는 면도기 면도날에 개선된 열 안정성과 마모 저항성을 부여한다.

또한 본 발명은 첨가제를 포함하는 탄소 함유 재료를 포함하는 면도기 면도날을 제조하는 방법을 특징으로 한다. 한 실시예에서, 면도기 면도날은 첨가제(바람직하게는 크롬)을 포함하는 탄소 함유 재료의 코팅을 절단날에 첨가하여 제조된다. 탄소 함유 재료로 이루어진 코팅을 PTFE로 이루어진 수성 분산액과 접촉시킴으로써 탄소 함유 재료로 이루어진 코팅에 PTFE로 이루어진 코팅이 직접 첨가되는 것이다.

본 발명의 다른 특징 및 이점은 아래의 실시예에 대한 설명과 청구항으로부터 명백해질 것이다.

도1은 면도기 면도날의 한 실시예의 절단날 부분의 수직단면도.

도2는 도1의 면도기 면도날을 포함하는 면도기의 사시도.

도3은 면도기 면도날의 다른 실시예의 절단날 부분의 수직 단면도.

도1을 참고하면, 면도기 면도날(10)은 기판(12), 중간층(14), 단단한 탄소층(16), 및 외부층(18)을 포함한다. 기판(12)은 일반적으로 스테인리스 강으로 제조되며(외부층이 이용될 수 있지만), 1000 옹스트롬 이하의, 바람직하게는 200 내지 300 옹스트롬의 팁 반경으로 연마된 선단의 면도날을 갖고, 팁으로부터 40 미크론으로 측정된 15 내지 30도의, 바람직하게는 약 19도의 둘러싸인 각으로, 측면 평면(20)을 갖는 외형을 갖는다.

중간층(14)은 기판에 단단한 코팅층을 결합시키는 것을 쉽게 하는데 이용된다. 적절한 중간층 재료의 예는 니오븀 및 크롬 함유 재료이다. 특정 중간층은 100 옹스트롬 이상의 니오븀으로 바람직하게는 500 옹스트롬 두께 이하의 니오븀으로 제조된다. PCT 92/03330은 니오븀 중간층을 사용하는 것을 설명한다.

단단한 탄소층(16)은 개선된 강도, 부식저항성, 및 면도 성능을 부여하고, 다이아몬드, 비정형 다이아몬드, 및 크롬이 첨가(dope)된 DLC와 같은 탄소 함유 재료로 제조될 수 있다. 탄소 함유 재료는 스퍼터링(sputtering) 하는 동안 탄소층을 작용시키면서 크롬을 타겟에 혼입시키어서 첨가된다. 크롬은 크롬 금속 또는 예를 들어 크롬납(CrPt)과 같은 크롬 합금일 수 있다. 탄소 함유 금속은 바람직하게 0.1 내지 10 원자퍼센트의 크롬을 포함하고, 보다 바람직하게는 0.5 내지 7의 원자퍼센트 또는 1 내지 5 원자퍼센트의 크롬을 포함한다. 탄소 함유 재료는 또한 수소, 예를 들어 수소가 혼입된 DLC를 포함할 수 있다.

단단한 탄소층의 구체적인 실시예는 2 원자 퍼센트의 크롬이 첨가된 DLC이다. 바람직하게 그 층은 2,000 옹스트롬 두께 이하이고, 보다 바람직하게는 1,000 옹스트롬 두께 이하이다. DLC 코팅 및 증착 방법이 미국 특허 제5,232,568호에 기재되어 있고, 이 문헌은 본원의 참조문헌으로 인용된다. 미국 특허 제5,232,568호에 기재된 일반적인 방법은 첨가제 없는 그래파이트 타겟 대신에 2 원자 퍼센트의 크롬이 첨가된 그래파이트 타겟을 사용하였다는 점이 진보된 것이다. 크롬이 첨가된 DLC 층은 예를 들어 약 -500 볼트 및 2 mtorr의 압력의 DC 바이어스를 사용하는 스퍼터링을 이용하여 증착될 수 있다. 물리 기상 증착법(PVD) 처리 안내서(Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing"에 기재된 것처럼, DLC는 바람직한 다양한 성질을 보여주지만 다이아몬드의 결정구조를 갖지 않는 비정형 탄소 재료이다.

외부층(18)은 감소된 마찰을 제공하고 PTFE를 포함하며 때때로 텔로머(telomer)로 불린다. 바람직한 PTFE 재료는 듀퐁(Dupont)사로부터 얻을 수 있는 크리톡스(Krytox) LW 1200이다. 이러한 PTFE 재료는 안정적인 분산을 제공하는 작은 미립자를 구성하는 불연성이며 안정적인 건조한 윤활유이다. 이러한 PTFE 재료는 약 20중량% 고형물이 있는 수성 분산액으로서 제공되고, 디핑(dipping), 스프레잉(spraying), 또는 브러싱(brushing)에 의해 적용된 다음 공기-건조 또는 용융 코팅될 수 있다. 이러한 PTFE 층은, 코팅이 연속적으로 유지되는 한, 바람직하게 5,000 옹스트롬 이하이며, 일반적으로 1,500 내지 4,000 옹스트롬일 수 있고, 100 옹스트롬 정도로 얇을 수도 있다. 코팅이 연속적으로 유지되는 한, 텔로머 코팅 두께의 감소는 제1의 면도 결과를 향상시킬 수 있다. 본원에 참조문헌으로 인용되는 미국 특허 제5,263,256호 및 제5,985,459호는 적용되는 텔로머 층의 두께를 줄이기 위해 사용될 수 있는 기술을 설명한다.

수성 분산액으로서 폴리테트라플루오르에틸렌을 크롬이 첨가된 DLC 층에 직접 적용하여도, 폴리테트라플루오르에틸렌 층은 크롬이 첨가된 DLC 층에 잘 부착된다. 크롬 첨가제는 층 사이에서의 부착에 도움이 되는 것으로 여겨진다.

면도날(10)은 일반적으로 앞서 언급된 특허에 설명된 방법에 따라 제조된다. 특정 실시예는 200 옹스트롬 두께의 니오븀 중간층(14)과 700 옹스트롬 두께의 크롬이 첨가된 DLC 층(16)과 200 옹스트롬 두께의 크리톡스(Krytox) LW1200 폴리테트라플루오르에틸렌 피복 외부층(18)을 포함한다. 면도날(10)은 바람직하게 외부층(18)을 첨가하기에 앞서 SEM으로 측정하였을 때 약 200 내지 400 옹스트롬의 팁 반경을 갖는다.

도2를 참고하면, 면도날(10)은 면도기(110)에서 사용될 수 있고, 면도기는 손잡이(112)와 교체식 면도 카트리지(114)를 포함한다. 카트리지(114)는 하우징(116)을 포함하며, 하우징은 3개의 면도날(10)과 가드(120) 및 캡(122)을 갖추고 있다. 면도날(10)은 예를 들어 본원에 참조문헌으로 인용된 미국특허 제5,918,369호에 기재된 것처럼 움직일 수 있게 장착되어 있다. 카트리지(114)는 또한 하우징(116)이 두 아암(128)에서 피봇식으로 회전가능하게 장착된 상호연결 부재(124)를 포함한다. 상호연결 부재(124)는 손잡이(112)에 교체가능하게 연결된 베이스(127)를 포함한다. 또는, 면도날(10)은 하나, 둘, 셋, 또는 셋 이상의 면도날을 갖는 다른 면도기, 이중면 면도날, 및 움직이는 면도날 또는 피봇식 헤드를 갖지 않는 면도기에서 사용될 수 있고, 여기서 카트리지는 교체식이거나 영구적으로 면도기 손잡이에 부착될 수 있다.

도3을 참고하면, 다른 면도기 면도날(22)이 기판(12), 단단한 탄소층(16), 보호막층(24), 및 외부층(18)을 포함한다. 기판, 단단한 탄소층, 및 외부층은 일반적으로 면도기 면도날(10)과 동일하다.

보호막층(24)은 본원에 참조문헌으로 인용되는 미국특허출원 제09/515,421호에서 논의되어 있다. 보호막층은 단단히 코팅된 엣지의 팁이 뭉툭해지는 것을 경감시키고, 단단한 코팅에 외부층을 결합하는 것을 용이하게 할 수 있다는 점에서 양자의 이점을 여전히 유지할 수 있다. 보호막층(24)은 바람직하게 크롬 함유 재료, 예를 들어, 크롬 또는 폴리테트라플루오르에틸렌과 양립하는 예를 들어 CrPt와 같은 크롬 합금으로 제조된다. 특정 보호막층은 약 100 내지 200 옹스트롬 두께의 크롬이다. 면도날(10)은 반복된 면도시에, 보호막층이 없는 면도날에 비해 덜 뭉툭해지는 절단날을 구비한다. 크롬 보호막층(24)은 최소 100 옹스트롬 및 최대 500 옹스트롬으로 증착된다. DC 바이어스( -50 볼트 보다 더 음의 값이고 바람직하게는 -200 볼트 보다 더 음의 값인)와 약 2 밀리토르(millitorr) 아르곤의 압력을 이용하는 스퍼터링에 의해 증착된다. 바이어스의 음의 값을 증가시키면, 면도 성능을 탁월하게 유지하면서 팁이 뭉툭해지는 것에 대해서는 저항성을 향상시키는 것으로 여겨지는 크롬 보호막층 내에서 압축 응력(인장 응력과 대조적으로)을 증진시키는 것으로 여겨진다. 면도날(10)은 바람직하게 약 200 내지 400 옹스트롬의 팁 반경을 갖고, 이는 보호막층(24)을 적용한 후에 그리고 외부층(20)을 첨가하기 전에 SEM으로 측정된다.

크롬이 첨가된 단단한 탄소층(16)은 단단한 탄소층이 기판에 직접 증착되지 않을지라도 중간층 없이 기판(12)에 부착된다. 크롬 첨가제의 존재는 단단한 탄소층 및 절단날 사이의 부착에 도움이 된다고 여겨진다.

다른 실시예는 청구범위 내에 있다. 예를 들어, 면도날은 선택적으로 중간층(14)도 보호막층(24)도 포함하지 아니할 수 있다. 나아가, 단단한 탄소 재료 내의 첨가제로서 티타늄, 니오븀, 텅스텐, 몰리브덴, 또는 실리콘이 크롬을 대신하여 또는 크롬에 덧붙여서 이용될 수 있다.

나아가, 면도날은 두 개 이상의 단단한 탄소층을 포함할 수 있다. 각 층은 상이한 양의 첨가제를 포함할 수 있고, 하나 이상의 층은 첨가제를 포함하지 아니할 수 있다. 단단한 탄소층은 똑같은 또는 상이한 탄소 함유 재료를 포함할 수 있다.

예를 들어, 단단한 탄소 함유층은 일정하지 않은 양의 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단단한 탄소층의 내부 표면은 1 원자 퍼센트의 첨가제를 포함할 수 있고, 그 양은 기울기 사이에서 증가할 수 있고, 단단한 탄소층의 다른 표면은 5 또는 10 원자 퍼센트의 첨가제를 포함할 수 있다.

게다가, 단단한 탄소 함유층은 예를 들어 앞서 언급한 것 중에서 둘 이상의 첨가제를 포함할 수 있다.

나머지 실시예는 청구범위 내에 있다.

Claims (31)

1. 삭제
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14. 삭제
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16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제
21. 삭제
22. 면도기 면도날을 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은:

    금속이 첨가된 그래파이트를 함유한 타겟을 스퍼터링 하여, 날카로운 팁과 인접한 평면으로 형성된 절단날을 가진 기판에 직접 금속-첨가 다이아몬드형 탄소를 증착하는 단계와;

    금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅부에 폴리테트라플루오르에틸렌을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
23. 제22항에 있어서, 상기 금속은 크롬인 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
24. 제22항에 있어서, 상기 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅은 0.1 내지 10원자 퍼센트의 금속이 첨가된 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
25. 제22항에 있어서, 상기 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅은 1 내지 5원자 퍼센트의 금속이 첨가된 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
26. 제22항에 있어서, 폴리테트라플루오르에틸렌은 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅부에 직접 코팅되는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
27. 제22항에 있어서, 상기 면도기 면도날은 200 옹스트롬 내지 400 옹스트롬 반경의 팁(tip)을 갖는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
28. 제22항에 있어서, 상기 금속은 크롬이며 그리고 상기 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅은 0.1 내지 10 원자 퍼센트의 크롬이 첨가된 것이고; 그리고

    상기 면도기 면도날은 200 옹스트롬 내지 400 옹스트롬 반경의 팁을 갖는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
29. 제28항에 있어서, 상기 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅은 다이아몬드형 탄소와 크롬 만으로 구성되는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
30. 제22항에 있어서, 상기 금속-첨가 다이아몬드형 탄소 코팅은 다이아몬드형 탄소와 금속 만으로 구성되는 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.
31. 제25항에 있어서, 상기 다이아몬드형 탄소의 코팅은 1 내지 2 원자 퍼센트의 금속이 첨가된 것을 특징으로 하는 면도기 면도날의 제조방법.

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