KR102402007B1 - 면도날 - Google Patents

Abstract

면도날은 예리한 첨단에서 종결되는 인선을 구비한 기판을 포함한다. 상기 기판은, 첨단에서부터 5 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 1.55 내지 1.97 마이크로미터 사이이고, 첨단에서부터 20 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 블레이드의 두께가 4.60 내지 6.34 마이크로미터 사이이며, 첨단에서부터 100 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 19.8 내지 27.12 마이크로미터 사이이다.

Description

면도날{RAZOR BLADE}

본 발명은 면도기에 관한 것으로, 더 상세하게는 면도날의 절단 영역이 프로파일링 되어 있는 면도날에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 면도날에 관한 것이다. 면도날의 형상이 면도의 질에 중요한 역할을 한다. 일반적으로 면도날은 최첨단(ultimate tip)을 향해 수렴하는, 연속적으로 테이퍼진 형상으로 되어 있다. 최첨단에 가장 근접하는 면도날 부분은 첨단 에지(tip edge)로 불린다.

첨단 에지가 강력하면, 마모가 덜 되고 수명이 길어지겠지만, 절단력이 더 커지게 되어 면도를 쾌적하게 하는 데에 역효과를 주게 된다. 첨단 에지 프로파일이 얇으면 절단력이 작아지지만 파손 또는 손상될 위험이 커지며 사용 수명이 짧아지게 된다. 이에 따라 절단력, 면도의 쾌적함 그리고 사용 수명이 최적으로 타협된(trade-off) 면도날의 인선(cutting edge)을 이루는 것이 바람직하다.

전술한 목적을 달성하기 위해, 면도날의 인선이 연삭 과정을 거쳐 성형된다.

역사적으로, 면도날의 일부 특정 부분의 형상과 관련된 다수의 특허가 존재한다. 면도날의 최첨단의 기하학적 구조에 초점을 맞춘 대표적인 예가 1971년에 출원된 US 3,835,537호이다. 이 문헌은 최첨단으로부터 8000 Å 즉 0.8 마이크로미터까지 기하학적 구조를 정밀하게 규정하고 있다. 이 구조는 거의 절단 대상의 헤어 안쪽으로 면도날이 진입하는 것과 관련된 것이다(헤어의 직경은 일반적으로 100 마이크로미터 정도이다).

전체적인 면도날 형상의 전반에 대한 개관을 제공하는 문헌은 거의 존재하지 않는다. 이들 문헌 중 하나가 1973년에 공개된 GB 1 465 697호이다. GB 1 465 697호는 먼저 수치 데이터 사용과 협각(夾角, included angle)이 19°인 종래 기술의 형상을 기재하고 있다.

종래 기술과 대비하여, GB 1 465 697호 발명의 목적은 먼저 최첨단에서부터 100 마이크로미터까지 얇게 하고, 최첨단에서부터 더 멀어질수록 협각이 12° 내지 17° 사이이다.

전반적인 접근을 한 다른 문헌은 1992년에 공지된 EP 0 126 128호다. 이 문헌은 그 첫 번째 도면에서 면도날 형상의 일반적인 개요를 제공하고 있다. 전술한 바와 같이 이 면도날도 협각이 14° 또는 12°를 나타낸다. 그러나 이 문헌은 이 도면에 대해서는 거의 설명하고 있지 않으며, 또한 이 문헌은 최첨단에서부터 100 마이크로미터까지의 형상에 대해서만 주로 설명하고 있다. 상세한 설명은 이 도면과 모순되며, 9° 내지 11.5° 사이의 협각을 언급하고 있으며, 가능하기로는 제조 분산을 고려하여 협각을 7° 내지 14° 범위로 확장할 수 있다. 이 문헌은 좀 더 수학적으로 접근하고 있으며, 2개의 다른 관심 영역에 다른 형태의 형상을 규정하고 있다. 최첨단으로부터 40 내지 100 마이크로미터 사이에서 인선의 형상이 협각에 의해 규정되고, 최첨단에서부터 최대 40 마이크로미터까지는 에지 팁의 형상이 쌍곡선 타입의 수학식 w=adⁿ으로 규정된다. 여기서, 파라미터 "a"는 특정되지 않고(0.8 미만으로), 파라미터 "n"은 0.65 내지 0.75 사이이다. EP 0 126 128호의 종래 기술의 면도날에서 "n" 값은 0.76을 초과하는 값을 나타낸다.

WO 2003/006,218호는 또 다른 쌍곡선 방정식으로 최첨단으로부터 5 마이크로미터까지의 최첨단의 형상을 정의함으로써 이러한 형상을 개선한다고 주장하였다.

많은 문헌들은 기저 기판의 형상에 대해서는 상세하게 설명하지 않고 단순히 협각을 정의함으로써, 코팅된 날의 형상에 대해서만 주로 언급하고 있다.

EP 1 259 361 B1호는 예리한 첨단이, 그 예리한 첨단에서부터 40 마이크론으로 측정된 15 내지 30도 사이 바람직하기로는 약 19도의 협각을 구비하는 이웃하는 각면(facet)을 포함한다고 기재함으로써, 이미 그러한 면도날을 개시하고 있다. 그러나 이 인선 구성은 면도날의 첨단을 향하는 일정한 각면 수렴만을 기재하고 있는 것이다.

최근 들어, EP 2 323 819호에서 "얇은(thinner)" 인선을 구비하는 면도날이 광고되어 있다. 이 문헌은 첨단에서부터 16 마이크론에서의 면도날의 형상에 대한 치수 범위를 제공하고 있다. 이들 데이터와 이전 문헌들에 기재되어 있는 파라미터 세트들에는 일부 중복되는 것으로 보인다. 또한, 이 문헌은 첨단에서부터 16 마이크로미터를 지난 면도날의 형상에 대해서는 전혀 언급하고 있지 않다.

본 출원인은 면도날의 얇은 선단 에지가 소정의 이점을 제공할 수 있다고 생각되지만, 전술한 바와 같이, 그러한 에지가 약할 수 있기 때문에, 그 형상 자체의 정의는 충분하지 못하다. 또한, 전술한 바와 같이, 선단에서부터 약 40 마이크로미터 떨어진 지점에서 시작하는 특정 각면(facet)을 구비하는 면도날의 일부 전반적인 형상도 이미 공지되어 있다. 이들 형상 중 얇은 면도날 선단 에지에 적합한 것은 직선적이지 않은데, 이는 특히 EP 2 323 819호에 개시되어 있는 자세한 기재가 선단에서부터 16 마이크로미터에서 끝나기 때문이다. 이에 따라, 얇은 에지 형상을 찾을 때 전반적으로 이로울 수 있는 면도날의 특성을 결정하기 위해, 본 출원인은 집중적인 연구를 수행하였다.

면도날의 물성을 향상시키는 것은 매우 어려운 과정이다. 먼저, 매우 높은 수율(매월 수백만 개의 제품을 생산)을 나타내는 산업 공정으로 면도날들이 제조된다. 그러한 산업 공정은 일정하지 않고, 적당한 범위 내로 유지되어야만 하는 제품들 간에 산포가 있다. 둘째로, 새로운 면도날이 향상된 성능을 제공하는지 여부를 알기 위해서는, 면도를 시뮬레이션하는 시험이 수행되어야 하는데, 이러한 시험 결과는 면도날 물성과 상관관계를 가지고 있어야 한다.

면도날 형상과 관련하여, 면도날 에지가 가지는 것과 같이 복잡한 형상에 있어 작은 특성들을 우수한 정밀도로 측정하는 것은 매우 어렵다. 면도날 형상을 측정하는 방법 중 공지된 한 방법은 소위 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하는 것이다. SEM은 면도날 단면 위에서 수행된다. 현재, SEM은 면도날 단면을 필수적으로 준비해야 하기 때문에, SEM이 관련 측정 데이터를 제공할 수 있는 지에 대해서는 의문이 있다. 촬상할 샘플의 준비가 매우 어렵기 때문에, 매우 적은 샘플만이 촬상되고, 그 결과는 통계적으로 관련이 없을 수 있다.

면도날 형상을 측정하는 다른 방법들은 간섭계 및 공초점 현미경을 포함한다. 이 두 방법은 비침습적이고, SEM과 관련하여 야기되는 문제에 대처할 수 있다. 그러나, 접근 방식이 다르기 때문에, 이들 두 방법들은 다른 결과를 나타낸다. 또한, 측정 결과를 평가할 때, 측정 방법의 산포(dispersion)도 고려되어야 한다.

많은 시험을 한 결과, 공초점 현미경이 제조된 면도날에 대해 가장 정밀한 측정 결과를 제공할 수 있는 것으로 확신하였다. 달리 기재하지 않는 한, 본 명세서에서 이후에 제공되는 형상 데이터는 전부 공초점 현미경을 사용하여 얻은 것이다.

본 발명의 목적은 면도기의 면도 헤드에 적합한 면도날로, 공지된 절단 부재와 같이 절단력이 적어도 균등하게 작고 면도의 쾌적함이 적어도 균등하게 높으면서도, 면도날의 마모가 감소되고, 사용 수명이 더 연장된 면도날을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 예리한 첨단에서 종결되며 대칭으로 테이퍼진 인선을 구비하는 면도날 기판으로, 상기 기판은, 첨단에서부터 5 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 1.55 내지 1.97 마이크로미터 사이이고, 첨단에서부터 20 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 블레이드의 두께는 4.60 내지 6.34 마이크로미터 사이이며, 첨단에서부터 100 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께는 19.80 내지 27.12 마이크로미터 사이로, 첨단을 향해 연속적으로 테이퍼져 있는 형상으로 되어 있는 면도날 기판이 제공된다. 별 다르게 명확하게 기재하지 않는 한은, 청구범위에 제공되어 있는 모든 면도날 에지 측정 데이터는 공초점 현미경 측정법에 의해 얻어진 데이터이다.

위에서 청구된 구성의 특정 키포인트에서 프로파일 형상(geometry)의 정의는 쾌적성의 측면에서 면도 성능들 간의 최적의 균형(trade-off)을 제공하기 위해 제대로 지지되는 얇은 인선 첨단을 규정하는 데에 필수적이다. 이는, 이러한 프로파일 형상과 최첨단으로부터 20㎛를 넘는 영역의 두께로 인해 절단력을 작게 하고 적당한 사용 수명을 제공하기 때문이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 30 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 6.50 내지 8.94 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 40 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 8.40 내지 11.54 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 50 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 10.30 내지 14.13 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 150 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 29.30 내지 40.11 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 200 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 38.80 내지 49.74 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 250 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 48.30 내지 59.37 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 300 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 57.80 내지 69.00 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 이 기판은, 첨단에서부터 350 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 67.30 내지 78.62 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 5 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 1.80 내지 1.95 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 20 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 5.40 내지 6.30 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 30 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 7.00 내지 8.00 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 40 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 9.20 내지 10.70 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 50 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 11.20 내지 13.10 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 100 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 23.00 내지 25.10 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 150 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 32.30 내지 37.10 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 200 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 41.00 내지 47.30 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 250 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 51.40 내지 56.50 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 300 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 61.00 내지 65.40 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 면도날의 기판은, 첨단에서부터 350 마이크로미터 떨어진 거리에서 측정된 두께가 70.40 내지 76.10 마이크로미터 사이이다.

일 측면에 의하면, 기판의 인선의 두께가 다음의 수학식으로 기술된다.

t=a.(x^b) (A)

t=(c.x) + d (B)

위 식 (A) 및 (B)에서 a와 c는 구간 (0, 1)의 상수이고, b는 구간 (0.5, 1)의 상수이며, d는 구간 (0.5, 20)의 상수이고, x는 마이크로미터 단위로 첨단에서부터 거리이고, t는 마이크로미터 단위로 블레이드의 두께이며, 첨단에서부터 전이점까지는 식 (A)가 적용되고, 그 외 영역에서는 식 (A)와 식 (B) 중 하나가 적용된다.

일 측면에 의하면, 기판은 주 성분이 철이며,

- 탄소 0.62-0.75 중량%,

- 크롬 12.7-13.7 중량%,

- 망간 0.45-0.75 중량%,

- 실리콘 0.20-0.50 중량%,

- 매우 미량의 몰리브덴을 포함하는 스테인리스강이다.

일 측면에 의하면, 기판이 강화 코팅으로 피복되어 있다.

일 측면에 의하면, 강화 코팅이 티타늄과 보론을 포함한다.

일 측면에 의하면, 기판이 중간층으로 피복되어 있고, 그 중간층은 강화 층으로 피복되어 있다.

일 측면에 의하면, 강화 층이 상부 층으로 피복되어 있다.

일 측면에 의하면, 상부 층이 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 층으로 피복되어 있다.

일부 특정 실시형태에 의하면, 면도의 쾌적함과 면도날 내구성을 위해 소망하는 형상을 달성하기 위해서는, 첨단으로부터 50 내지 350㎛ 사이에서 두께 범위를 만족시키는 것이 중요하다.

도 1은 본 발명 면도날의 최첨단의 개략적인 프로파일 도면이다.
도 2는 본 발명 면도날의 인선의 개략적인 프로파일 도면이다.
도 3은 코팅층이 피복된 면도날의 인선의 개략적인 프로파일 도면이다.
도 4는 본 발명의 코팅층이 피복된 면도날의 인선의 개략적인 프로파일 도면이다.
도 5는 공초점 측정 설비의 개략도이다.
도 6 및 도 7은 연삭기의 개략도이다.
도 8a 및 도 8b는 면도날의 두 실시형태의 단면도이다.

다른 도면들에서 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 요소들을 나타낸다.

첨부된 도면들과 비-제한적 실시예들로 제공된 실시형태들에 대한 설명으로부터 본 발명의 다른 특징들과 이점들이 쉽게 현출될 것이다.

2, 3 또는 4단계 연삭 스테이션을 포함하는 연삭 공정에 의해 바람직한 블레이드 프로파일이 달성될 수 있다. 도 6은 두 개의 스테이션(2a, 2b)을 구비하는 연삭 설비(1)를 개략적으로 도시하고 있다. 베이스 재료는 연속 스트립(3)이다. 연속 스트립(3)은 면도날 기판용 원재료로 제작되며, 이미 적당하게 야금 처리되어 있다. 이 재료는 예컨대 스테인리스강이다. 본 발명은 탄소강 기판을 구비하는 면도날에도 적용될 수 있다. 상정 가능한 다른 재료는 세라믹이다. 이들 재료들은 지금까지 면도날 재료로 적당한 것으로 여겨지고 있다. 금속 스트립은 복수의 면도날들보다 길다. 예를 들어, 금속 스트립의 길이는 면도날 1000개 이상에 대응된다. 금속 스트립(3)을 연삭하기 전에, 일반적으로 금속 스트립(3)의 단면은 사각형이다. 금속 스트립의 높이는 최종 면도날 한 개의 높이보다 약간 클 수 있고, 또는 연삭이 양쪽 에지에서 수행되는 경우에는 2개의 최종 면도날 높이보다 약간 클 수 있다. 금속 스트립의 두께는 면도날의 최대 두께이다. 스트립은 연삭 공정 중에 설비(1)를 따라 스트립을 운송할 수 있는 쓰루 펀치를 포함할 수 있고 및/또는 스트립을 후에 개별의 면도날로 용이하게 분리하는 데에 사용될 수 있다.

금속 스트립(3)이 연삭 스테이션(2a, 2b)을 따라 이동하면서, 금속 스트립이 순차적으로 황삭, 준-마무리 및 마무리 연삭 공정을 거친다. 포함되어 있는 스테이션의 수에 따라, 황삭 및 준-마무리 공정이 별개의 스테이션에서 또는 동일한 스테이션에서 수행될 수 있다. 그런 다음, 마무리 연삭 공정이 필수적으로 이루어질 수 있다. 연삭 단계는 스트립이 정지하지 않고 스테이션들을 통해 연속적으로 이동하며 연속적으로 수행된다.

황삭이 별도로 수행될 때, 하나 또는 두 개의 연삭 스테이션이 필요하다. 각 연삭 스테이션은 이동하는 스트립에 대해 평행하게 위치하고 있는 하나 또는 두 개의 연마 휠을 사용할 수 있다. 연마 휠들의 전장을 따라 입자 크기는 균일하다. 연마 휠들은 풀 바디일 수 있으며, 또는 전장을 따라 나선형으로 그루브를 구비할 수 있다. 연마 휠들의 소재는 수지-본딩 또는 비트리파이드 다이아몬드, 수지-본딩 또는 비트리파이드 CBN(Cubic Boron Nitride), 또는 수지-본딩 또는 비트리파이드 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드 그레인 또는 이들 그레인들의 혼합물일 수 있다.

황삭과 준-마무리 공정을 동시에 수행할 때, 이들 공정을 수행하기 위해 단일 연삭 스테이션이 필요하다. 이 경우, 이 스테이션은 나선 헬릭스로 형성된 2개의 연마 휠 또는 특수 프로파일을 구비하는 직선형 디스크의 시퀀스를 포함한다. 이들 휠들의 회전 축선들은 평행하거나 또는 이동 스트립에 대해 각 α₁의 위치에 있을 수 있다. 경사각(tilt angle)은 0.5도 내지 2도 사이이다. 휠들의 그릿(grit) 크기는 일정하거나 휠의 전장을 따라 스트립 출구를 향하며 점진적으로 감소할 수 있다. 연마 휠들의 재료는 수지-본딩 또는 비트리파이드 다이아몬드, 수지-본딩 또는 비트리파이드 CBN(Cubic Boron Nitride), 또는 수지-본딩 또는 비트리파이드 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드 그레인 또는 이들 그레인들의 혼합물일 수 있다.

마무리 공정은 이동 스트립에 대해 일정 각도로 위치하고 있는 2개의 연마 휠을 구비하는 단일 연삭 스테이션을 필요로 한다. 경사각 α₂는 거친 연삭 공정에서 사용된 경사각에 비해 정반대이다. 경사각은 2도 내지 5도 사이이다. 휠들은 나선 헬릭스를 형성하며, 특별히 프로파일링 되어 있다. 연마 재료는 전술한 CBN, 실리콘 카바이드, 알루미늄 옥사이드 또는 다이아몬드로 된 단결정립(single grain) 또는 다결정립일 수 있다.

이 공정은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 면도날 기판(10)이 첨단을 향해 연속적으로 대칭으로 테이퍼진 형상을 얻을 수 있도록 조정된다.

면도날 형상, 표면 조도 및 연삭되는 각도를 측정하기 위해, 공초점 현미경이 사용된다. 전형적인 예가 도 5에 도시되어 있다. 공초점 현미경은 LED 광원(21), 핀홀 플레이트(22), 피에조 드라이브(24)가 있는 대물 렌즈(23) 및 CCD 카메라(25)를 포함한다. LED 광원(21)은 핀홀 플레이트(22)와 대물 렌즈(23)를 통해, 광을 반사하는 샘플(26)의 표면 위로 집속된다. 반사된 광은 핀홀 플레이트(22)의 핀홀에 의해 집속되는 부분으로 감소되고, 이는 CCD 카메라 위에 도달한다. 본 도면에 도시되어 있는 샘플(26)은 면도날을 나타내는 것이 아니다. 면도날은 장치 내에서 렌즈(23)를 관통하는 렌즈 초점 축선에 대해 측 경사진 상태로 사용된다. 공초점 현미경의 측정 시야는 예컨대 200 ㎛ × 200 ㎛이다. 본 실시예에서, 반투명 미러(28)가 핀홀 플레이트(22)와 렌즈(23) 사이에서 반사광을 CCD(25)를 향하게 하는 데에 사용된다. 이 경우, 필터링을 위해 다른 핀홀 플레이트(27)가 사용된다. 그러나, 변형 예에서, 반투명 미러(28)가 광원과 핀홀 플레이트(22) 사이에 사용될 수 있으며, 이는 방출되는 광 신호와 반사되는 광 신호 모두를 위해 단 하나의 핀홀 플레이트만을 사용할 수 있게 한다.

피에조-드라이브(24)는, 초점의 위치를 깊이에 따라 변경시키기 위해 렌즈(23)를 광 전파 축선을 따라 이동시키기에 적합하다. 이 측정 시야의 크기를 유지하면서 초점 평면을 변경시킬 수 있다.

측정 시야를 확장시키기 위해(특히 첨단에서부터 더 멀리 있는 면도날 에지를 측정하기 위해), 다른 지점에서 다른 측정을 수행할 수 있으며, 모든 측정에서 얻어진 데이터를 짜깁기(stitching) 할 수 있다.

그런 다음, 단순히 면도날의 다른 측면으로 뒤집어서 면도날의 다른 측면을 측정한다.

일 실시예에 따르면, 공초점 멀티 핀홀(CMP: Confocal Multi Pinhole)에 기초하는 공초점 현미경을 사용할 수 있다.

핀홀 플레이트(22)는 특정 패턴으로 배치되어 있는 복수의 홀들을 구비한다. 핀홀 플레이트(22)가 이동함으로써 이미지 필드 내에서 샘플의 면 전체를 끊이지 않고(seamless) 스캐닝할 수 있으며, 초점 평면에서 나온 광만이 공초점 곡선을 따르는 강도를 가지고 CCD 카메라에 도달한다. 이에 따라, 공초점 현미경은 나노미터 영역에서 고 해상도를 가질 수 있게 된다.

또한, 면도날의 두께를 측정하는 데에 다른 방법들이 사용될 수 있다. 예컨대 SEM으로 면도날의 단면을 측정하는 방법이 사용될 수 있다. SEM은 면도날 단면 위에서 수행된다. 현재, SEM은 면도날의 단면을 필수적으로 준비해야 하기 때문에, SEM이 관련 측정 데이터를 제공할 수 있는지에 대한 의문이 있다. 이미징될 샘플의 준비가 비교적 어렵기 때문에, 매우 소량의 샘플만이 이미징될 수 있으며, 이에 따라 그 결과가 통계적으로 관련이 없을 수가 있다.

또한, 간섭계(interferometer)로 면도날의 두께를 측정할 수도 있다. 이 측정을 위해, 다양한 소스들(할로겐, LED, 제논 등) 중 하나의 백색광 프로브가 컨트롤러 유닛 내의 광섬유 내로 결합되어 광 프로브로 전달된다. 방출된 광은 면도날에서 반사되어 광 프로브 내로 다시 수집되며, 섬유로 다시 올라간 후 분석 유닛 내로 수집된다. 변조된 신호는 고속 후리에 변환되어 두께 측정을 전달한다. 그러나, 이 측정은 면도날의 표면에서의 광 간섭에 기초한 것이기 때문에, 이 방법으로 측정된 두께가 악 영향을 받을 수 있다.

위 측정 방법들의 반복성(repeatability)을 체크하기 위해, 동일한 면도날에 대해 동일한 방법으로 다른 작업자가 다른 횟수로 측정을 하였다. 이 시험은 많은 면도날에 대해 수행하였다. 공초점 현미경이 간섭계 방법보다 더 나은 반복성과 재현성을 제공함을 알 수 있었다.

절단 에지의 정확한 두께를 측정할 수 있도록 하기 위해, 많은 면도날에 대해 전술한 측정 방법들로 수많은 측정을 수행하였다. 이들 측정들의 평균 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

위 표 1로부터, 간섭계 측정 방법에 의해 얻어진 결과가 공초점 현미경 방법에 의해 얻어진 결과와 다르다는 것을 분명히 알 수 있다. 이에 따라, 아래에서는 위에서 논의한 바와 같이 공초점 현미경을 사용하는 측정 방법의 재현성이 더 우수하다는 점을 고려하며 치수들을 논의하였으며, 공초점 현미경을 사용한 경우가 아님이 문맥상 명확하지 않다면, 기재되어 있는 치수들은 공초점 현미경 방법으로 측정하여 얻은 값들이다.

본 발명에 따른 면도날은 예리하게 가공되는 블레이드 기판(10)을 포함한다. 블레이드 기판(10)은, 블레이드의 2개의 반대편 사이드가 서로 평행한 평탄부(8)를 구비한다. 또한, 블레이드 기판은 인선부(11)도 포함한다. 인선부의 단면이 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 인선부는 평탄부(8)에 연결되어 있으며, 인선부의 사이드(12, 13)는 테이퍼져 있고 블레이드의 인선부(11)의 기판 첨단(14)을 향해 수렴한다. 인선부(11)의 두께는 공초점 현미경으로 측정할 수 있다. 블레이드의 형상은 프로파일링 되어 있는데, 이는 블레이드의 단면이 대략적으로 블레이드의 전장을 따라 동일하다는 것을 의미한다.

다양한 형상(geometry)의 면도날들을 제조, 측정하였고 그리고 면도 성능을 위해 시험하였다. 제조 과정은 연삭으로 기판을 예리하게 하는 것뿐만 아니라 아래에서 설명하는 바와 같은 코팅도 포함한다. 면도 테스트를 위해, 다양한 기판 형상을 형성시키기 위해 연삭 단계만을 수정하였을 뿐 다른 공정 단계들은 동일하게 하였다.

첨단 에지의 얇음(thinness)을 결정하기 위한 테스트는 첨단으로부터 5 마이크로미터 및 20 마이크로미터 떨어진 기준점(control point)의 두께를 비교함으로써 정의될 수 있다. 또한, 첨단 에지의 강도는 첨단으로부터 20 마이크로미터 및 100 마이크로미터 떨어진 제어점에서의 두께의 비교함으로써 규정될 수 있다.

또한, 여기에 주어진 치수들은 면도날 전장을 따른 평균 치수들이다. 제조 공정으로 인해, 싱글 면도날의 프로파일은 전장 전체를 따른 프로파일과 정확하게 동일하지 않다. 이에 따라, 각 두께 값은 전장을 따라 얻은 데이터들 예컨대 4 및 10 데이터의 평균값이다.

집중적으로 테스트한 후, 다음의 특징을 구비하는 면도날을 위한 적당한 면도 효과가 얻어지는 것을 결정하였다.

첨단에서부터 5 마이크로미터 떨어진 거리 D5에서 측정된 블레이드의 인선부(11) 중 T5의 두께는 1.55 내지 1.97 마이크로미터 사이이다.

첨단에서부터 20 마이크로미터 떨어진 거리 D20에서 측정된 블레이드의 인선부(11) 중 T20의 두께는 4.60 내지 6.34 마이크로미터 사이이다.

첨단에서부터 100 마이크로미터 떨어진 거리 D100에서 측정된 블레이드의 인선부(11) 중 T100의 두께는 19.80 내지 27.12 마이크로미터 사이이다.

위 치수들은 동일한 제조 공정을 사용하여 측정된 제품들의 산포(dispersion)를 통해 얻어질 수 있다.

면도날은 이들 기준점들 사이 그리고 이들 기준점을 지나쳐서 부드러운 프로파일을 구비한다. 전술한 적당한 결과들은 아래의 표 2에서 상세하게 기재하고 있는 바와 같은 프로파일을 구비하고 있다(다른 체크 포인트에서 측정된 두께 형상이 제품의 품질을 계량화하는 것과는 관계가 없는 것으로 여겨지지만).

더 바람직하기로는, 전술한 실시형태 중 하나의 인선부(11)의 두께는 다음의 두께를 구비한다. 첨단에서부터 5 마이크로미터 떨어진 거리 D5에서 측정된 두께 T5는 1.80 내지 1.95 마이크로미터 사이이다. 첨단에서부터 20 마이크로미터 떨어진 거리 D20에서 측정된 두께 T20은 5.40 내지 6.30 마이크로미터 사이이다. 첨단에서부터 100 마이크로미터 떨어진 거리 D100에서 측정된 두께 T100은 23.00 내지 25.10 마이크로미터 사이이다.

이러한 경우에서, 두께 구성이 다음의 표 3에 상세하게 기재되어 있다.

본 발명의 특정 실시형태의 일예는 아래의 표 4에 상세하게 기재되어 있는 바와 같은 두께 구성을 구비한다.

면도가 쾌적하게 되도록 날 인선이 헤어에 좀 더 쉽게 침입하도록 하기 위해서는, 첨단에서부터 전이점(transition point)까지 날 두께의 증가율(슬로프)은 연속적으로 감소해야 한다. 첫 번째 40㎛부터 연삭되지 않은 날 부분까지 형상적으로 매끈하게 전이하는 것을 지지하기 위해서는, 전이점 이후(40㎛에서 350㎛까지)의 블레이드 프로파일이 특정 값 범위 내에 있어야 한다. 이 영역에서, 두께 증가율은 40㎛에서의 증가율과 같거나 그보다 작다.

거친 연삭 단계에서 형성된 블레이드 인선 특히 첨단에서부터 50-350㎛ 사이의 영역을 커버하는 블레이드 인선이 마무리 공정에서의 재료 제거율을 결정한다. 일반적으로, 마무리 연삭 단계는 주로 블레이드 인선 프로파일의 최종 성형(shaping)과 함께 거친 연삭에 의해 형성된 표면의 지나치게 거친 부분을 부드럽게 하는 것으로 불린다. 공정 효율을 최적화하기 위해, 마무리 연삭 휠의 재료 제거율은 최소로 유지되어야 하며, 형성되는 표면 거칠기는 0.005-0.040㎛가 되어야 한다.

예를 들면, 전술한 블레이드 프로파일의 두께는 다음 수학식으로 기재될 수 있다.

t=a.(x^b) (A)

t=(c.x) + d (B)

위 식에서 a와 c는 구간 [0, 1]의 상수이고, b는 구간 [0.5, 1]의 상수이며, d는 구간 [0.5, 20]의 상수이고, x는 마이크로미터 단위로 첨단에서부터 거리이고, t는 마이크로미터 단위로 블레이드의 두께이다.

첨단에서부터 전이점까지 연장하는 블레이드 부분에 차례대로 하나 이상의 식들 (A)가 적용될 수 있으며, 전이점에서부터 블레이드의 미연삭 부분까지 차례대로 하나 이상의 식들 (B)가 적용될 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 식 (A)는 첨단에서부터 0 내지 40㎛까지 인선 두께를 개시하고 있다. 예를 들면, a=0.5이고 b=0.8이다. 식 (B)는, c=0.2 그리고 d=1.5로, 첨단에서부터 40 내지 350㎛까지 인선의 두께를 기재하고 있다.

본 발명의 제2 실시형태에 따르면, 블레이드의 인선부(11)의 두께는 아래의 표 5에 자세하게 기재되어 있는 바와 같은 두께 구성을 구비한다.

또한, 전술한 블레이드 프로파일의 두께가 위에서 언급한 수학식 (A) 및 (B)에 의해 기술될 수 있다.

제2 실시형태에서, 식 (A)는 0 내지 20 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 a=0.47 및 b=0.84로 기술한다. 식 (B)는 20 내지 150 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 c=0.251 및 d=0.800으로 기술한다. 또한, 식 (B)는 150 내지 350 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 c=0.1775 및 d=11.8750으로 기술한다.

본 발명의 제3 실시형태에 따르면, 블레이드의 인선부(11)의 두께는 아래의 표 6에 자세하게 기재되어 있는 바와 같은 두께 구성을 구비한다.

또한, 전술한 블레이드 프로파일의 두께는 위에서 언급한 수학식 (A)로 기술될 수 있다.

제3 실시형태에서, 식 (A)는 0 내지 20 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 a=0.45 및 b=0.79로 기술한다. 또한, 식 (A)는 20 내지 350 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 a=0.296 및 b=0.93으로 기술한다.

본 발명의 제4 실시형태에 따르면, 블레이드의 인선부(11)의 두께는 아래의 표 7에 자세하게 기재되어 있는 바와 같은 두께 구성을 구비한다.

또한, 전술한 블레이드 프로파일의 두께는 위에서 언급한 수학식 (A) 및 (B)로 기술될 수 있다.

제4 실시형태에서, 식 (A)는 0 내지 20 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 a=0.54 및 b=0.80으로 기술한다. 또한, 식 (A)는 20 내지 200 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 a=0.40 및 b=0.90으로 기술한다. 식 (B)는 200 내지 350 마이크로미터의 인선의 두께를 상수 c=0.18 및 d=11.10으로 기술한다.

본 발명 면도기의 첨단 및 인선과 관련된 전술한 모든 실시형태들은 식 (A)와 식 (B)로 또는 이들 양 수학식의 조합으로 기술될 수 있다. 식 (A) 및 식 (B)는 면도기의 첨단(14)에서부터 측정된 다른 섹션들을 기술한다.

면도날 인선(11)을 포함하는 면도날 기판(10)은 스테인리스강으로 제작된다. 적당한 스테인리스강은 주 성분이 철이며,

- 탄소 0.62-0.75 중량%,

- 크롬 12.7-13.7 중량%,

- 망간 0.45-0.75 중량%,

- 실리콘 0.20-0.50 중량%,

- 매우 미량의 몰리브덴을 포함한다.

다른 스테인리스강들도 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 면도날 기판 재료로 이미 알려져 있는 다른 재료들도 사용을 고려할 수 있다.

추가로 면도날 제조 단계를 아래에서 설명한다.

프로파일링된 기하학적 구조를 가지며, 기판 첨단을 향해 수렴하는 2개의 기판 측면(12, 13)이 테이퍼져 있는 인선부(11)를 포함하는 블레이드 기판(10)은 적어도 그 인선부에서 면도날 기판 위에 강화 코팅이 적층되어 있다. 블레이드 인선의 경도를 개선시킴으로써 면도의 품질을 향상시키기 위해, 코팅 층들이 블레이드 인선 기판 위에 구현되어 있다.

코팅 층들은 블레이드 인선의 마모를 감소시키고, 전반적인 절단 특성을 개선시키며 면도날의 유용성을 연장시킬 수 있다.

기판 첨단(14)을 덮고 있는 강화 코팅(16)은 프로파일링된 형상이고, 2개의 코팅 측면들이 코팅 첨단(tip)을 향해 수렴하는 테이퍼진 형상으로 되어 있다. 도 3에서, 블레이드 인선 기판(10)이 강화 코팅 층(16)과 윤활 층(17)으로 피복되어 있다. 불소 중합체를 포함할 수 있는 윤활 층은, 면도하는 동안에 마찰을 줄이기 위해 면도날에 통상적으로 사용된다. 강화 코팅 층(16)은 면도날의 기계적 물성을 개선시키기 위해 사용된다. 강화 코팅 층(16)은 티타늄과 보론을 포함할 수 있다. 보다 정확하게는, 강화 코팅 층(16)은 불순물이 소량 포함되어 있는 티타늄과 보론으로 제작될 수 있다. 불순물의 함량은 가능하면 경제적인 측면에서 낮게 유지되어야 한다. 강화 코팅 층(16)은 층 내에서 티타늄과 보론의 다양한 성분비로 준비될 수 있다. 다른 실시형태들은 크롬과 탄소의 혼합물, DLC, 비정질 다이아몬드 또는 기타 재료를 포함할 수 있다. 또한, 블레이드의 인선(11)은 중간층(15)으로 피복될 수 있다. 예를 들면, 이 중간층(15)은, 티타늄- 및 보론-함유 강화 코팅의 경우 두드러지게 티타늄으로 제작되는 것이 바람직하다. 블레이드가 티타늄 중간층(15)으로 피복된 경우, 이 중간층(15)은 강화 코팅 층(16)을 피복하기 전에 피복된다. 이에 따라 블레이드의 인선(11)의 코팅 층 구성이, 블레이드의 인선(11)을 덮고 있는 Ti 중간층(15) 및 그 Ti 중간층(15)을 덮고 있는 강화 코팅 층(16)을 포함한다. 또한, 강화 코팅 층(16)은 상부 층(20)으로 피복될 수 있다. 상부 층의 일예는 특히 크롬을 포함하는 층이다. 크롬을 포함하는 상부 층(20)은 윤활 층(17)으로 피복될 수 있다. 윤활 층은 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 불소중합체를 포함할 수 있다.

블레이드는 면도기 헤드에 고정되거나 기구적으로 조립될 수 있으며, 면도기 헤드 자체는 면도기의 일부일 수 있다. 블레이드는 면도기 헤드에 이동 가능하게 장착될 수 있고, 블레이드를 나머지 부분에 대해 압박하는 스프링 위에 장착될 수 있다. 도 8a에 도시되어 있는 바와 같이, 블레이드는 서포트(29)에 특히 단면이 L-형인 금속 서포트에 고정 특히 용접될 수 있다. 또는, 블레이드는 블레이드 첨단과 구부러진 부분(30) 사이에 전술한 기하학적 형상이 적용되어 있는 도 8b에 도시되어 있는 바와 같이 굽어진 블레이드에 통합되어 있을 수 있다.

Claims (15)

1. 예리한 첨단(14)에서 종결되며 대칭으로 테이퍼진 인선(11)을 구비하는 기판(10)을 포함하는 면도날로, 상기 기판은, 첨단에서부터 5 마이크로미터 떨어진 거리 D5에서 측정된 두께 T5가 1.55 내지 1.97 마이크로미터 사이이고, 첨단에서부터 20 마이크로미터 떨어진 거리 D20에서 측정된 블레이드의 두께 T20이 4.60 내지 6.34 마이크로미터 사이이고, 첨단에서부터 100 마이크로미터 떨어진 거리 D100에서 측정된 두께 T100이 19.8 내지 27.12 마이크로미터 사이이며, 첨단에서부터 150 마이크로미터 떨어진 거리 D150에서 측정된 두께 T150이 29.30 내지 40.11 마이크로미터 사이로, 첨단을 향해 연속적으로 테이퍼져 있는 형상으로 되어 있고, 예리한 첨단에서부터 전이점까지 날 두께 증가율이 두 기판 측면과 기판의 평탄한 부분 사이의 슬로프로 정의되고, 첨단에서부터 40 마이크미터 내지 150 마이크로 미터 사이 영역 내의 날 두께 증가율이 첨단에서부터 40 마이크미터까지의 거리에서의 블레이드의 날 두께 증가율보다 작은 것을 특징으로 하는 면도날.
2. 제1항에 있어서, 상기 기판은, 첨단(14)에서부터 30 마이크로미터 떨어진 거리 D30에서 측정된 두께 T30이 6.50 내지 8.94 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은, 첨단에서부터 40 마이크로미터 떨어진 거리 D40에서 측정된 두께 T40이 8.40 내지 11.54 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은, 첨단에서부터 50 마이크로미터 떨어진 거리 D50에서 측정된 두께 T50이 10.30 내지 14.13 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은, 첨단에서부터 200 마이크로미터 떨어진 거리 D200에서 측정된 두께 T200이 38.80 내지 49.74 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은, 첨단에서부터 250 마이크로미터 떨어진 거리 D250에서 측정된 두께 T250이 48.30 내지 59.37 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은, 첨단에서부터 300 마이크로미터 떨어진 거리 D300에서 측정된 두께 T300이 57.80 내지 69.00 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기판(10)은, 첨단(14)에서부터 350 마이크로미터 떨어진 거리 D350에서 측정된 두께 T350이 67.30 내지 78.62 마이크로미터 사이인 것을 특징으로 하는 면도날.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판의 인선(11)의 두께가 다음의 수학식으로 기술되는 것을 특징으로 하는 면도날.
   t=a.(x^b) (A)
   t=(c.x) + d (B)
   위 식 (A) 및 (B)에서 a와 c는 구간 (0, 1)의 상수이고, b는 구간 (0.5, 1)의 상수이며, d는 구간 (0.5, 20)의 상수이고, x는 마이크로미터 단위로 첨단에서부터 거리이고, t는 마이크로미터 단위로 블레이드의 두께이며, 첨단에서부터 전이점까지는 식 (A)가 적용되고, 그 외 영역에서는 식 (A)와 식 (B) 중 하나가 적용된다.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(10)은 주 성분이 철이며,
    - 탄소 0.62-0.75 중량%,
    - 크롬 12.7-13.7 중량%,
    - 망간 0.45-0.75 중량%,
    - 실리콘 0.20-0.50 중량%,
    - 불가피하게 혼입되는 불순물인 몰리브덴을 포함하는 스테인리스강인 것을 특징으로 하는 면도날.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 기판(10)이 강화 코팅(16)으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 면도날.
12. 제11항에 있어서, 강화 코팅이 티타늄과 보론을 포함하는 것을 특징으로 하는 면도날.
13. 제11항에 있어서, 기판(10)이 중간층(15)으로 피복되어 있고, 그 중간층은 상기 강화 코팅(16)으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 면도날.
14. 제11항에 있어서, 상기 강화 코팅이 상부 층(20)으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 면도날.
15. 제14항에 있어서, 상부 층이 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 층으로 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 면도날.

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