KR20040002958A

KR20040002958A - 면도날

Info

Publication number: KR20040002958A
Application number: KR10-2003-7014747A
Authority: KR
Inventors: 하마다다다시; 후지모토신지; 사콘시게토시; 고자이다카시
Original assignee: 마츠시다 덴코 가부시키가이샤
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2004-01-07
Also published as: EP1413407A4; EP1413407A1; JPWO2002098619A1; CN1261287C; WO2002098619A1; US7124511B2; US20040143975A1; CN1511080A; KR100573755B1

Abstract

본 발명은 종래의 면도날과 비교하여, 사용 시 안전성이 향상되고 수염 및 체모과 같은 커팅하려는 대상에 대한 커팅 저항이 감소된 면도날을 제공한다. 상기 면도날은, 실리콘 박판으로서, Si 웨이퍼와 같은 단결정 실리콘 소재 또는 비교적 큰 실리콘 결정 입자를 포함하는 다결정 실리콘 소재를 사용하고, 화학적 에칭에 의하여 상기 실리콘 박판에 적어도 하나의 개구를 형성하며, 실리콘 단결정으로 이루어지는 커팅 에지를 기계 가공하지 않고 상기 커팅 에지가 상기 개구 내로 돌출하고 날끝 반경이 0.5㎛ 이하, 바람직하기로는 0.1㎛ 이하가 되도록 이온 빔 에칭으로 형성하여 얻어질 수 있다.

Description

면도날 {RAZOR BLADE}

얇은 강판의 측면을 따라 직선으로 형성된 커팅 에지를 갖는 종래의 면도날은 사용 중에 뜻하지 않게 피부에 상처를 입힐 수 있다. 따라서, 안전성을 향상시키는 것이 주요한 과제이다. 예를 들면, 면도날 둘레에 복수의 얇은 와이어를 일정한 간격으로 감아 피부의 손상을 줄이려 하고 있다. 그러나, 안전성 향상이라는 관점에서, 수염 및 체모 등 커팅하려는 대상에 대한 우수한 코팅 성능은 유지되면서, 만족할 만한 레벨은 항상 달성되지 않았다.

또한, 안전성을 더 향상시키기 위하여 각종의 네트 칼날이 제안되었다. 예를 들면, 상기 네트 칼날은 미합중국 특허 제4,875,288호 및 유럽 특허 제0 541 723 B1호에 개시되어 있다. 그러나, 금속 소재로 제조된 네트 칼날의 경우, 상기 칼날의 커팅 에지는 기계 가공에 의하여 형성되기 때문에, 날끝 반경이 작은 커팅 에지를 형성하는데 한계가 있다. 예를 들면, 연삭으로 커팅 에지에 발생한 버(burr)를 래핑 등의 정밀한 연마 작업으로 제거하는 경우에도, 1㎛ 이하의 날끝반경을 얻는다는 것이 곤란하다. 이러한 이유로, 스테인리스 강판을 연삭하여 얻어진 날끝 반경이 대략 0.1㎛인 직선 커팅 에지를 갖는 면도날을 제외하고는 스테인리스강으로 제조된 네트 칼날로는 수염 또는 체모를 아직 매끄럽게 면도하지 못하고 있다. 또한, 시판 중인 종래의 면도날에서, 날끝 반경이 0.1㎛ 이하인 커팅 에지를 형성하는 기술은 아직 충분하게 입증되고 있지 않다.

본 발명은 수염 및 체모 등 커팅하려는 대상에 대하여 안전성 및 커팅 성능이 우수한 면도날에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 실리콘 단결정으로 이루어지고 날끝 반경이 매우 작은 커팅 에지를 갖는 면도날에 관한 것이다.

도 1(A)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면도날의 평면도이고, 도 1(B)는 도 1(A)의 선 M-M을 따라 절취된 부분 단면도이며, 도 1(C)는 동일 면도날의 커팅 에지의 SEM 사진이다.

도 2는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 면도날의 평면도이다.

도 3(A) 및 도 3(B)는 본 발명의 면도날을 사용하여 면도하는 작업을 예시하는 개략도이다.

도 4(A)는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 면도날의 평면도이고, 도 4(B)는 도 4(A)의 선 N-N을 따라 절취된 부분 단면도이며, 도 4(C)는 도 4(A)의 선 P-P를 따라 절취된 부분 단면도이다.

도 5(A)는 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따른 면도날의 평면도이고, 도 5(B)는 도 5(A)의 선 Q-Q를 따라 절취된 부분 단면도이다.

도 6(A)는 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따른 면도날의 평면도이고, 도 6(B)는 도 6(A)의 선 R-R에 따라 절취된 부분 단면도이다.

도 7(A)는 본 발명의 면도날의 커팅 에지 상에 형성된 표면층의 평면도이고,도 7(B)는 도 7(A)의 선 S-S를 따라 절취된 부분 단면도이다.

도 8(A)는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면도날의 평면도이고, 도 8(B)는 도 8(A)의 선 T-T를 따라 절취된 부분 단면도이며, 도 8(C)는 도 8(A)의 선 U-U를 따라 절취된 부분 단면도이다.

도 9(A) 및 도 9(B)는 각종 몸체 상에 장착된 본 발명의 면도날을 예시하는 사시도이다.

따라서, 본 발명의 주된 목적은 종래의 면도날과 비교하여 사용 시 안정성이 현저하게 향상되고 수염 및 체모 등 커팅하려는 대상에 대한 커팅 저항을 감소시킬 수 있는 날끝 반경(R)이 0.5㎛ 이하인 커팅 에지를 갖는 면도날을 제공하는 것이다.

즉, 본 발명의 면도날은 적어도 하나의 개구 및 상기 개구 내로 돌출하는 커팅 에지를 갖는 실리콘 박판으로 제조되고, 커팅 에지는 실리콘 단결정으로 이루어지며, 커팅 에지의 날끝 반경은 0.5㎛ 이하, 특히 0.1㎛ 이하이다.

본 발명의 전술한 면도날에 있어서, 실리콘 박판은 Si 웨이퍼와 같은 실리콘 단결정 소재가 바람직하다. 이 경우, 후술하는 바와 같이, 실리콘 미세가공 기술에 의하여 네트형 면도날이나 또는 복수의 슬릿을 갖는 면도날을 효과적으로 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 면도날은 복수의 개구 및 상기 각각의 개구 내로 돌출하는 커팅 에지를 갖는 실리콘 박판으로 제조된 네트 칼날이 바람직하다. 또한, 복수의 개구 및 상기 각각의 개구 내로 돌출하는 커팅 에지를갖는 실리콘 박판으로 제조되며, 상기 개구 각각은 길이 방향으로 인접하는 개구와 실질적으로 평행으로 배열된 직사각형 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 및 또 다른 목적 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 상세하게 후술하는 본 발명의 가장 바람직한 실시예로부터 더욱 명백하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 면도날은 Si 웨이퍼와 같은 실리콘 단결정 소재 또는 비교적 큰 실리콘 결정 입자를 포함하는 다결정 실리콘 소재를 사용하여 기계적으로 연삭 또는 연마하지 않고 실리콘 미세가공 기술로 형성된 실리콘 단결정의 커팅 에지를 갖는다. 실리콘 미세가공 기술은 이온-빔 에칭, 화학적 에칭(이방성 에칭), 또는 이들의 조합 등 물리적 에칭에 의하여 초미세 입체 구조를 형성하는 기술을 의미한다.

일반적으로, 단결정은 원자 배열에서 긴 범위의 열을 갖고, 또한 원자 사이의 결합(실리콘 원자 사이의 공유 결합)에 따라 방향으로 긴 범위의 열을 갖는다. 따라서, 원자 배열의 면 사이의 교차점, 즉 결정면 사이의 교차점이 긴 범위에 걸쳐 유지된다. 이들 교차점을 커팅 에지로 사용함으로써, 매우 작은 날끝 반경(R)을 갖는 커팅 에지를 이론적으로 형성할 수 있다. 상기의 극미세 커팅 에지는 전술한 실리콘 미세가공 기술을 사용하는 극미세 제조에 의하여 달성될 수 있다. 또한, 면도날의 단결정 커팅 에지는 원자 배열 사이에 교차점이 형성되도록 실리콘원자를 하나씩 적층하여 형성될 수 있고, 이는 본 발명의 기술 개념에 포함된다.

한편, 본 발명의 관심사는 복수의 미세한 개구를 갖는 간단한 면도날을 제공하려는 것이 아니다. 즉, 전술한 바와 같이, 본 발명은 각각의 개구(칼날 개구) 내로 돌출하도록 형성되고 0.5㎛ 이하, Si의 단결정 특성을 고려할 때 0.1㎛ 이하가 바람직한 날끝 반경을 갖는 실리콘 단결정으로 제조된 커팅 에지가 커팅 성능이 매우 우수할 뿐만 아니라 사용에도 안전하다는 점을 알게 됨으로써 달성된다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 면도날은 실리콘 미세가공 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 구체적으로, 반도체 기술 분야에서 실리콘을 제조하는데는 화학적 에칭 및 이온-빔 에칭 중 적어도 한 가지를 사용하는 것이 바람직하다. 제조 효율성 및 커팅 에지에 필요한 정밀도 양자 모두를 만족시키기 위하여, 바람직한 제조 방법을 후술한다. 즉, 적어도 하나의 개구를 화학적 에칭에 의하여 실리콘 박판에 형성한 다음, 실리콘 단결정으로 이루어진 커팅 에지가 개구 내로 돌출하고 이온-빔 에칭에 의하여 0.5㎛ 이하의 날끝 반경을 갖도록 형성한다.

또한, 본 발명의 면도날은 커팅 에지는 커팅 에지가 통과하여 돌출하는 적어도 하나의 개구를 갖는다. 실제 사용에 있어서는, 복수의 개구가 여러 가지 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 1(A) 및 도 1(B)에 도시된 네트 칼날(1)은 커팅 에지(10)가 각각의 개구(20) 내로 돌출하도록 실리콘 박판으로서 Si 웨이퍼에 원하는 패턴으로 복수의 개구(20)를 형성함으로써 얻어질 수 있다. 이 경우, 각각의 개구(20)는 실질적으로 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 커팅 에지는 직사각형 개구의 4개의 측면 각각에 제공된다. 따라서, 면도날을 360도 임의의 방향으로 이동시켜 면도할 수 있다. 도 1(C)는 면도날 커팅 에지의 SEM 사진이다.

또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 개구(20)를 실리콘 박판에 원하는 패턴으로 형성할 때, 각각의 개구는 인접하는 개구와 길이 방향으로 실질적으로 평행이 되도록 배열되는 직사각형 형상이 바람직하다. 도면에서, 커팅 에지는 직사각형 개구의 4개의 측면 모두에 제공된다. 또한, 커팅 에지는 길이 방향으로 연장되는 대향하는 2개의 측면에만 제공될 수 있다.

도 1(B)에 도시된 바와 같이, 면도날의 저면(12)과 개구(20) 내 면도날의 상면(11)으로부터 저면(12)으로 연장되는 경사면(13) 사이에 형성된 커팅 에지각(θ)은 10°내지 45°이내, 바람직하기로는 20°내지 35°가 또한 바람직하다. 상기 범위에서, 면도 도중에 양호한 커팅 성능을 제공할 수 있다. 예를 들면, 수염(110)을 커팅하는 경우, 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 면도날의 저면(12)을 피부(100)와 밀착될 수 있도록 하고, 수염을 예리한 커팅 에지(10)에 의하여 그 모근을 커팅할 수 있다. 한편, 수염(110)을 커팅하는 경우, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 면도날의 상면(13)을 피부(100)와 밀착될 수 있도록 하고, 전기 면도기를 사용할 때와 같이 수염이 칼날 개구(20)에 끌려 들기 때문에 예리한 커팅 에지(10)에 의하여 밀착 면도할 수 있다. 면도날을 형성하는데 사용된 실리콘 박판의 두께에는 제한이 없다. 따라서, 강도가 높은 면도날이 필요한 경우, 비교적 두꺼운 실리콘 시트가 사용될 수 있다. 한편, 비교적 두꺼운 실리콘 시트(예를 들면, 대략 35㎛)를 사용하여 밀착 면도용 면도날을 형성할 수 있다.

또한, 개구의 길이 방향으로 형성된 커팅 에지(10)는, 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 지그재그 방식으로 배열된 커팅 에지 형성부(14) 및 커팅 에지 미형성부(15)로 구성되는 것이 바람직하다. 도 4(B)는 커팅 에지 형성부(14)의 단면도이고, 도 4(C)는 커팅 에지 미형성부(15)의 단면도이다. 이 경우, 면도하는 도중에 실수로 면도날을 커팅 에지(10)와 평행인 방향으로 이동시키는 경우에도, 도 4(A)에 화살표로 도시된 바와 같이, 피부에 거의 상처를 입히지 않는다. 따라서, 본 발명의 면도날의 안전성을 더 향상시키는데 효과적이다. 후술하는 예에서 이해될 수 있는 바와 같이, 이러한 커팅 에지 구조는 실리콘 미세가공 기술을 사용하여 비교적 용이하게 설계 및 제조될 수 있다.

도 5(A) 및 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 각각의 개구(20)는 직사각형 형상이고, 커팅 에지(10)는 직사각형 개구(20)의 한쪽에만 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 수염은 도 5(A)에 도시된 화살표로 도시된 방향으로 면도날을 이동시켜 커팅될 수 있다. 따라서, 면도날의 이동 방향은 제한되어 있지만, 면도날의 강도는 커팅 에지 형성부의 감소 때문에 증가될 수 있다. 또한, 개구는 고밀도로 배열될 수 있기 때문에, 면도날의 개방-영역비를 증가시킬 수 있다.

또한, 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 각각의 개구(20)는 직사각형 형상이고, 커팅 에지(10)는 직사각형 개구의 대향하는 양쪽에만 형성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 수염은 도 6(A)에 화살표로 도시된 양방향(전진 및 후진 방향)으로 면도날(1)을 이동시켜 커팅될 수 있다. 따라서, 면도날의 이동 방향은 제한되어 있지만, 면도날의 강도는 커팅 에지 형성부의 감소 때문에 증가될 수 있다. 또한, 커팅 에지는 면도날의 이동 방향과 실질적으로 평행인 방향으로 형성되지 않기 때문에, 개구를 고밀도로 배열할 수 있고 이로써 개방-영역비가 증가된 면도날을 제공할 수 있다.

본 발명의 면도날의 커팅 에지(10) 상에 형성된 표면층(30)에는 실리콘 산화물층, 적어도 하나의 금속 및 합금층, 또는 비정질 실리콘층이 제공되는 것이 또한 바람직하다. 특히, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 표면층(30)은 면도날의 저면(12)으로부터 날끝 반경(R)을 통해 개구(20)의 경사면(13)까지 연장되는 원하는 영역, 및 개구(20)의 인접하는 경사면(13) 사이의 교차 영역(= 상이한 결정 배향을 갖는 경사면의 교차 라인을 포함하는 영역)에 형성되는 것이 바람직하다. 커팅 에지(10) 상에 표면층(30)을 형성하는 경우, 표면층의 두께는 커팅 에지의 날끝 반경을 0.1㎛ 이하로 유지하기 위하여 10㎚ 이상으로 되지 않는 것이 바람직하다.

실리콘 산화물층이 표면층(30)으로 형성될 때, 면도 도중에 면도날 전체에 또는 부분적으로 유도된 국부적인 응력 배향으로 인한 균열 등의 파손에 대한 저항을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 개구(20)가 실질적으로 정사각형 형상일 때, 경사면은 개구 내에서 90°로 서로 교차한다. 실리콘 산화물층은 상기 교차 라인을 따라 형성될 수 있다. 실리콘 산화물층이 사용 시 피부와 접촉되는 면도날 면 상에 형성될 때, 피부와 면도날 사이의 커팅 저항이 감소된다. 따라서, 면도날이 피부와 부드럽게 접촉된다. 실리콘 산화물층은 실리콘의 선택적인 산화에 의하여 면도날의 최외측 면에 형성될 수 있다.

또한, 금속층 또는 합금층이 표면층(30)으로 형성될 수 있다. 예를 들면,표면층은 Au, Pt, Ni, Ti 및 Al 또는 이들의 합금과 같이 유연성 및 내부식성이 우수한 금속 중 한 가지를 물리적으로 퇴적시켜 형성될 수 있다. 전술한 경우에서와 같이, 면도 도중에 면도날 전체에 또는 부분적으로 유도된 국부적인 응력 배향으로 인한 균열 등의 파손에 대한 저항을 향상시킬 수 있다. 또한, 실리콘 산화물층 대신에, 비정질 실리콘층이 형성될 수 있다. 예를 들면, 비정질 실리콘층은 레이저빔으로 재용해 및 담금질, 전자빔, 중성자빔 등을 사용하는 조사 손상법, 또는 이온 주입에 의하여 형성될 수 있다.

또한, 다결정 실리콘층은 커팅 에지의 날끝 반경(R) 이외의 영역에 형성될 수 있다. 다결정 실리콘층은 비정질 실리콘을 형성하는 경우와 유사한 방법으로 파라미터를 제어함으로써 형성될 수 있다. 다결정 실리콘층이 커팅 에지 상에 형성될 때, 결정 입계에 미세한 치핑이 발생할 우려가 있다. 그러나, 다결정 실리콘층이 날끝 반경(R) 이외의 영역에 형성될 때, 면도날의 커다란 균열과 같은 파손에 대한 저항을 증가시킬 수 있다.

커팅 에지 근방을 제외한 면도날(1) 면에 사용 시 사용자의 피부와 접촉되는 면에 극미한 거칠거칠한 부분을 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 면도 도중에 면도날과 피부 사이의 접촉 영역이 감소되기 때문에, 부드럽게 면도할 수 있다. 또한, 도 8(A) 내지 도 8(C)에 도시된 바와 같이, 면도 도중에 면도날과 피부 사이의 접촉 영역을 감소시키기 위하여 면도날의 저면, 즉 사용 시 피부와 접촉되는 면도날 면의 원하는 위치에 슬롯(52, 54)을 형성할 수 있다. 또한, 커팅하려는 대상을 개구(20) 내로 용이하게 유도하기 위하여, 사용 시 피부와 접촉되는 면도날 면에 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 5(B)에 도시된 바와 같이, 커팅 에지가 직사각형 개구의 한쪽에만 형성될 때, 개구(20)를 통하여 커팅 에지(10)의 대향하는 쪽에 홈(56)을 형성하는 것이 바람직하다. 자란 수염이 개구(20) 내로 부드럽게 유도되기 때문에, 자란 수염은 홈(56)의 대향하는 쪽에 제공된 커팅 에지에 의하여 효과적으로 커팅될 수 있다.

도 9(A) 및 도 9(B)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 면도날(1)은 전용 지그 또는 접착제를 사용하여 각종 형태의 몸체(60, 62) 상에 장착될 수 있다. 또한, 면도날은 미세진동을 면도날(1)에 제공하는 수단을 갖는 전기 면도기(도시되지 않음)용으로 사용될 수 있다. 면도날의 미세진동은 자란 수염을 개구(칼날 개구) 내로 효과적으로 유도하기 때문에, 면도를 신속하고 부드럽게 마칠 수 있다. 또한, 압력 센서(도시되지 않음)를 면도날의 개구 중 적어도 하나에 부착시킬 수 있다. 면도날이 과다한 압력으로 피부에 맞대어 압착될 때, 경보음 등에 의하여 사용자에게 주의를 줄 수가 있다. 따라서, 피부로부터 개구 내로 끌려 들어온 수염이 과다하게 증가되는 경우에도, 피부 손상과 같은 불편함이 방지될 수 있어 사용 시 안전성이 더 향상될 수 있다.

(예 1)

대략 10mm의 결정 입경을 갖는 다결정 실리콘 블록을 커팅하여 0.3mm의 두께 및 7mm x 7mm의 정사각형 형상을 갖는 시트형 실리콘 단결정을 얻었다. 다음에, 치수가 1.5mm x 1.5mm인 정사각형 개구(칼날 개구)를 화학적 에칭에 의하여 도 1(A)에 도시된 패턴으로 형성하였다. 다음에, 커팅 에지각 20°를 갖고 개구(20)내로 돌출하도록 커팅 에지(10)를 아르곤으로 이온-빔 에칭에 의하여 각각의 개구(20) 내에 형성하였다. 이 경우, 커팅 에지(10)는 정사각형 개구(20)의 4개의 측면 모두에 형성되었다. 인접하는 칼날 개구 사이의 중심 대 중심의 거리는 2.0mm이다. 칼날 개구는 동일 평면 내에 가장 근접한 패킹 방식에 따라 배열된다. 도 1(A)에 쇄선으로 도시된 바와 같이, 인접하는 3개의 개구의 중심은 측면이 0.7mm인 등변 삼각형의 정점에 위치된다.

얻어진 면도날의 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)은 10㎚ 이하임이 확인되었다. 한 가닥의 체모을 커팅하는 경우 커팅 저항은 1gf이다, 한편, 대략 20°의 커팅각을 갖는 시판 중인 면도날을 사용하여 한 가닥의 체모을 커팅하는 경우 커팅 저항은 10gf이다. 따라서, 상기 예의 면도날은 시판 중인 면도날보다 커팅 저항이 10분의 1인 것으로 확인되었다. 또한, 동일한 면도날 중 5개를 평행으로 배열시킨 다음, 접착제를 사용하여 원하는 몸체 상에 장착시켰다. 이들 면도날을 피부에 맞대어 압착하는 동시에 면도를 실행하였다. 정사각형 개구의 치수가 매우 작기 때문에, 피부에 임의의 상처를 입히지 않고 부드럽게 면도할 수 있다.

(예 2)

대략 10mm의 결정 입경을 갖는 다결정 실리콘 블록을 커팅하여 0.3mm의 두께 및 7mm x 7mm의 정사각형 형상을 갖는 시트형 실리콘 단결정을 얻었다. 다음에, 치수가 1.5mm x 1.5mm인 정사각형 개구(칼날 개구)를 화학적 에칭에 의하여 도 2에 도시된 패턴으로 형성하였다. 다음에, 커팅 에지각 20°를 갖고 직사각형개구(20) 내로 돌출하도록 커팅 에지(10)를 아르곤으로 이온-빔 에칭에 의하여 각각의 직사각형 개구(20) 내에 형성하였다. 이 경우, 커팅 에지(10)는 직사각형 개구의 4개의 측면 모두에 형성되었다. 인접하는 개구 사이의 중심 대 중심의 거리는 2.0mm이다.

얻어진 면도날의 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)은 10㎚ 이하임이 확인되었다. 예 1의 경우에서와 같이, 상기 예의 면도날을 한 가닥의 체모을 커팅하는 경우의 커팅 저항에 관하여 시판 중인 면도날과 비교하였다. 그 결과, 상기 예의 면도날은 시판 중인 면도날보다 커팅 저항이 10분의 1인 것으로 확인되었다. 또한, 면도날 중 3개를 평행으로 배열시킨 다음, 전용 지그를 사용하여 원하는 몸체 상에 장착시켰다. 이들 면도날을 피부에 맞대어 압착하는 동시에 면도를 실행하였다. 정사각형 개구의 치수가 매우 작기 때문에, 피부에 임의의 상처를 입히지 않고 부드럽게 면도할 수 있다.

(예 3)

단결정 실리콘 블록(100)을 박판으로 커팅하여, 0.3mm 두께의 Si 웨이퍼를 얻었다. 다음에, 면(111)을 화학적 에칭(선택 에칭)하여 치수 1.5mm x 1.5mm의 정사각형 개구(칼날 개구)를 도 1(A)에 도시된 패턴으로 형성하였다. 이 경우, 커팅 에지각 35.4°를 갖는 커팅 에지(10)를 면(110)과 면(111) 사이의 교점에 의하여 얻었다(도 1(C) 참조). 얻어진 면도날의 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 10nm 이하임이 확인되었다. 한 가닥의 체모을 상기 면도날로 커팅하는 경우, 커팅 저항은 3gf이다. 한편, 한 가닥의 체모을 대략 20°의 커팅 에지각을 갖는 시판 중인 면도날로 커팅하는 경우 커팅 저항은 10gf이다. 따라서, 상기 예의 면도날은 시판 중인 면도날보다 커팅 저항이 더 작다. 또한, 면도 도중에 피부의 상처가 나지 않았다. 또한, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 면도날(1)의 상면(11)이 피부와 접촉되도록 하여 습한 상태에서 면도를 실험하였다. 그 결과, 수염은 그 모근이 커팅되고, 각 수염의 커팅면은 길이 방향과 실질적으로 직각으로 되었다. 또한, 커팅 에지가 정사각형 개구의 4개의 측면 모두에 제공되기 때문에, 면도날을 임의의 방향으로 이동시켜 면도할 수 있다.

또한, 상기 면도날에 대략 0.2mm의 진폭 및 50Hz의 진동 주파수의 미세진동을 제공할 수 있는 성능을 갖는 전기 면도기를 시험적으로 제조하였다. 면도날의 미세진동 때문에, 비교적 길이가 길게 자란 수염을 칼날 개구 내로 유도하여 확실하고 효과적으로 수염을 커팅할 수 있다. 안전 장치로서, 압력 센서를 면도날의 칼날 개구 중 하나에 장착하였다. 이 경우, 면도날을 피부에 맞대어 압착할 때의 압력치를 검출할 수 있다. 따라서, 면도날을 과다한 압력으로 피부에 맞대어 압착할 때, 사용자에게 경보음으로 주의를 환기시킬 수 있다.

상기 예의 추가 실험으로서, 10nm의 두께를 갖는 실리콘 산화물층을 사용 시 피부와 접촉되는 면도날의 저면(12)에 형성하였다. 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 면도날의 저면(12)을 피부와 접촉되도록 하는 동시에 면도 시험을 실행한 결과, 면도날의 저면과 피부 사이의 마찰은 실리콘 산화물층을 갖지 않은 경우와 비교하여 약 40% 감소되는 것으로 확인되었다.

(예 4)

대략 10mm의 결정 입자를 갖는 다결정 실리콘 블록을 커팅하여 0.3mm의 두께 및 7mm x 7mm의 정사각형 형상을 갖는 시트형 실리콘 단결정을 얻었다. 다음에, 치수가 1.5mm x 10mm인 직사각형 개구(칼날 개구)를 화학적 에칭에 의하여 도 2에 도시된 패턴으로 형성하였다. 커팅 에지를 형성하지 않으려는 영역을 마스킹한 후, 아르곤으로 이온-빔 에칭하여 커팅 에지(10)를 형성하는 단계를 실행하고, 이로써 커팅 에지가 형성된 커팅 에지 형성부(15) 및 커팅 에지가 형성되지 않은 커팅 에지 미형성부(15)가, 도 4(A)에 도시된 바와 같이, 직사각형 개구의 길이 방향으로 지그재그 방식으로 형성된다. 이 경우, 커팅 에지 형성부(14)의 길이 방향 치수는 0.5mm이고, 커팅 에지 미형성부(15)의 길이 방향 치수는 0.3mm이다. 형성된 커팅 에지의 커팅 에지각은 20°이다. 인접하는 개구(칼날 개구) 사이의 중심 대 중심의 거리는 2.0mm이다.

얻어진 면도날의 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)은 10nm 이하임이 확인되었다. 상기 예에서, 커팅 에지 형성부(14) 및 커팅 에지 미형성부(15)는 직사각형 개구의 길이 방향을 따라 지그재그 방식으로 배열되기 때문에, 개구의 길이 방향 치수가 증가되는 경우에도 면도날(1)이 커팅 에지와 평행인 방향으로 이동하더라도 피부에 상처가 나지 않았다.

(예 5)

단결정 실리콘 블록(110)을 박판으로 커팅하여, 두께 0.3mm의 Si 웨이퍼를 얻었다. 다음에, 면(111)을 화학적 에칭(선택 에칭)하여 치수 0.6mm x 0.6mm의 정사각형 개구(칼날 개구)를 도 1(A)에 도시된 패턴으로 형성하였다. 이 경우, 커팅에지각 35.4°를 갖는 커팅 에지(10)를 면(110)과 면(111) 사이의 교점에 의하여 얻었다. 커팅 에지의 SEM(scanning electron microscope) 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 10nm 이하임이 확인되었다. 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 면도날을 피부와 접촉되도록 하는 동시에 습한 상태로 (습식) 면도 시험을 실행하는 경우, 수염은 피부로부터 칼날 개구 내로 드래그되어 밀착 면도가 달성된다.

(예 6)

단결정 실리콘 블록(110)을 박판으로 커팅하여, 두께 0.3mm의 Si 웨이퍼를 얻었다. 다음에, 면(111)을 화학적 에칭(선택 에칭)하여 치수 1.5mm x 1.5mm의 정사각형 개구(칼날 개구)를 도 5(A)에 도시된 패턴으로 형성하였다. 이 예에서, 정사각형 개구(20)의 한쪽에만 커팅 에지를 형성하기 위하여, 개구의 나머지 3개의 측면을 마스킹 처리하였다. 다음에, 아르곤으로 이온-빔 에칭에 의하여 커팅 에지 형성 단계를 실행함으로써 커팅 에지각 35.4°를 갖는 커팅 에지(10)를 면(110)과 면(111) 사이의 교점에 얻었다. 커팅 에지의 SEM(scanning electron microscope) 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 10nm 이하임이 확인되었다. 본 예에서, 면도 도중에 면도날의 이동 방향은 단일 방향으로 제한된다. 그러나, 면도날의 강도는 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 인접하는 칼날 개구 사이의 거리를 감소시킴으로써 네트 칼날의 개방-영역비를 증가시킬 수 있다. 습한 상태에서 상기 면도날을 사용하여 면도 시험을 실행하였다. 그 결과, 면도 도중에 피부에 임의의 상처도 입지 않고 양호한 면도가 달성되었다.

(예 7)

단결정 실리콘 블록(110)을 박판으로 커팅하여, 두께 0.3mm의 Si 웨이퍼를 얻었다. 다음에, 면(111)을 화학적 에칭(선택 에칭)하여 치수 1.5mm x 1.5mm의 정사각형 개구(칼날 개구)를 도 6(A)에 도시된 패턴으로 형성하였다. 이 예에서, 정사각형 개구(20)의 대향하는 쪽에만 커팅 에지(10)를 형성하기 위하여, 개구의 나머지 2개의 측면을 마스킹 처리하였다. 다음에, 아르곤으로 이온-빔 에칭에 의하여 커팅 에지 형성 단계를 실행함으로써 커팅 에지각 35.4°를 갖는 커팅 에지(10)를 면(110)과 면(111) 사이의 교점에 얻었다. 커팅 에지의 SEM(scanning electron microscope) 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 10nm 이하임이 확인되었다. 본 예에서, 면도 도중에 면도날의 이동 방향은 두 개의 방향(전진 및 후진 방향)으로 제한된다. 그러나, 예 6의 경우에서와 같이, 면도날의 강도는 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 인접하는 칼날 개구 사이의 거리를 감소시킴으로써 네트 칼날의 개방-영역비를 증가시킬 수 있다. 습한 상태에서 상기 면도날을 사용하여 면도 시험을 실행하였다. 그 결과, 면도 도중에 피부에 임의의 상처도 입지 않고 양호한 면도가 달성되었다.

(예 8)

예 3과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날(1)에 선택 산화를 실행하였다. 즉, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 실리콘은 커팅 에지 근방, 및 커팅 에지를 구성하는 경사면(13) 사이의 교점부에 선택적으로 산화되었다. 산화층의 두께는 대략 10nm이다. 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 10nm 이하인 것으로 확인되었다. 상기 산화층의 형성으로 인하여, 면도날의 강도가 산화층이 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 20% 증가되었다.

(예 9)

예 3과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날 상에 금(Au)을 진공 퇴적시켰다. 즉, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 두께 20nm의 금으로 된 층을 커팅 에지 근방, 및 커팅 에지를 구성하는 경사면 사이의 교점부(인접하는 경사면 사이의 경계)에 퇴적시켰다. 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 대략 15nm인 것으로 확인되었다. 퇴적된 금속층 형성으로 인하여, 면도날의 강도가 금속층이 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 40% 증가되었다.

(예 10)

예 3과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날에 전자 조사 처리를 실행하였다. 즉, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 두께가 대략 10nm인 비정질 실리콘층을 커팅 에지의 근방, 및 커팅 에지를 구성하는 경사면 사이의 교점부(인접하는 경사면 사이의 경계)에 형성하였다. 2 MeV 및 10²²/cm²ㆍ초의 상태 하에서 전자를 조사하였다. 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 여전히 10nm 이하인 것으로 확인되었다. 상기 비정질 실리콘층의 형성으로 인하여, 면도날의 강도가 비정질 실리콘층이 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 40% 증가되었다.

(예 11)

예 3과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날에 전자 조사 처리를 실행하였다.즉, 도 7(A) 및 도 7(B)에 도시된 바와 같이, 두께가 대략 10nm인 비정질 실리콘층을 커팅 에지 저면의 원하는 영역 및 커팅 에지의 날끝 반경(R) 이외의 경사면에 형성하였다. 2 MeV 및 10¹⁹/cm²ㆍ초의 상태 하에서 전자를 조사하였다. 커팅 에지(10)의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 여전히 10nm 이하인 것으로 확인되었다. 상기 다결정 실리콘층의 형성으로 인하여, 면도날의 강도가 다결정 실리콘층이 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 30% 증가되었다.

(예 12)

도 6(B)에 도시된 바와 같이, 깊이 0.05mm 및 폭 0.05mm인 리세스(50)를 예 7과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날을 사용할 때 피부와 접촉되는 저면의 커팅 에지 근방이 아닌 원하는 영역에 형성하였다. 인접하는 리세스 사이의 간격은 0.1mm이다. 따라서, 면도날의 저면에 거칠거칠한 부분이 형성된다. 면도날(1)을 피부와 접촉시키는 동시에 면도 시험을 실행하였다. 그 결과, 면도날의 저면과 피부 사이의 마찰이 리세스가 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 30% 감소되었다.

(예 13)

도 8(B) 및 도 8(C)에 도시된 바와 같이, 깊이가 0.05mm인 슬롯(52, 54)을 예 3과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날(1)을 사용 시 피부와 접촉되는 저면(12)에 형성하였다. 각각의 슬롯의 폭은 인접하는 칼날 개구 사이의 상면(11)의 약 1/2이다. 면도날(1)을 피부와 접촉시키는 동시에 면도 시험을 실행하였다. 그 결과, 면도날의 저면과 피부 사이의 마찰은 이들 슬롯이 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 40% 감소되었다. 상기 예에서, 실리콘 단결정 박판을 사용하는 대신, 실리콘 단결정 커팅 에지(10)를 얻는데 충분한 치수를 각각 갖는 복수의 실리콘 단결정 입자를 포함하는 다결정 실리콘 박판을 사용하였다. 도 8(A)에서, 도면 부호(19)는 인접하는 실리콘 단결정 입자 사이의 결정 입계를 나타낸다. 따라서, 다결정 박판을 사용하는 경우, 개구(20) 배열을 결정하기 위하여 실리콘 단결정 사이의 결정 입계의 위치를 고려할 필요가 있다. 그러나, 상기 예는 본 발명의 면도날이 실리콘 단결정 박판이 아닌 다결정 실리콘 박판을 사용하여 제조될 수 있다는 점을 제안한다.

(예 14)

도 5(B)에 도시된 바와 같이, 원하는 폭 0.05mm을 갖는 홈(56)을 예 6과 동일한 방법에 따라 제조된 면도날(1)을 사용 시 피부와 접촉되는 저면(12)의 개구(20)를 통해 커팅 에지(10)의 대향하는 쪽에 형성하였다. 면도날(1)을 피부와 접촉시키는 동시에 면도 시험을 실행하였다. 그 결과, 면도날의 저면과 피부 사이의 마찰이 홈이 형성되지 않은 경우와 비교하여 약 40% 감소되었다. 또한, 홈이 형성됨으로써 자란 수염이 개구(20) 내로 용이하게 안내될 수 있으므로, 수염은 개구를 통해 홈의 대향하는 쪽에 형성된 커칭 에지(10)에 의하여 효과적으로 커팅되었다.

(비교예 1)

실리콘 단결정으로 제조된 커팅 에지가 얻어질 수 없는 미세한 실리콘 결정 입자로 구성된 다결정 실리콘 블록을 0.3mm의 두께 및 7mm x 7mm의 정사각형 형상을 갖는 다결정 박판으로 커팅하였다. 다음에, 치수가 1.5mm x 1.5mm인 정사각형 개구를 화학적 에칭에 의하여 도 1(A)에 도시된 바와 동일한 패턴으로 형성하였다. 다음에, 아르곤으로 이온-빔에 의하여, 커팅 에지각 20°의 커팅 에지(10)를 각각의 개구 내로 돌출하도록 형성하였다. 이 경우, 인접하는 칼날 개구 사이의 중심 대 중심의 거리는 2.0mm이다.

얻어진 면도날의 커팅 에지의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지는 다결정 실리콘으로 제조되고, 리세스가 마이크로 치핑에 의하여 다결정 실리콘의 결정 입계에 형성된다는 점이 확인되었다.

(비교예 2)

치수가 1.5mm x 1.5mm인 정사각형 개구(칼날 개구)를 기계 가공에 의하여 두께 35㎛인 스테인리스 강판에 형성하였다. 또한, 커팅 에지각 30°의 커팅 에지를 각각의 개구 내로 돌출하도록 형성하였다. 이어서, 얻어진 면도날에 비커즈 경도(Vickers's hardness: Hv) 650을 얻기 위하여 담금질을 실행하였다. 사용 시 피부와 접촉되는 상기 면도날의 면을 연마하였다. 커팅 에지의 SEM 관찰을 통해, 커팅 에지의 날끝 반경(R)이 대략 1㎛임이 확인되었다. 습한 상태 하에서 상기 면도날을 사용하여 면도 시험을 실행하였다. 그 결과, 커팅 에지가 수염을 불충분하게 커팅하기 때문에 양호한 커팅 성능이 얻어지지 않았다. 또한, 면도 시험 도중에 피부에 상처가 생겼다.

본 발명에 따르면, 적어도 하나의 개구, 바람직하기로는 복수의 개구가 실리콘 단결정 또는 비교적 큰 실리콘 결정 입자를 포함하는 다결정 실리콘의 실리콘 박판에 형성된다. 다음에, 실리콘 단결정으로 이루어진 커팅 에지가 개구 내로 돌출하고 날끝 반경이 0.5㎛ 이하, 바람직하기로는 0.1㎛ 이하가 되도록 기계 가공에 상관없이 형성된다. 따라서, 면도날은 실수로 인한 피부의 상처와 같은 사고의 발생을 방지함으로써 향상된 안전성, 및 종래의 면도날과 비교하여 체모 또는 수염에 대하여 현저하게 감소된 커팅 저항을 제공할 수 있다.

Claims

실리콘 박판으로 제조된 면도날에 있어서,

적어도 하나의 개구 및 상기 개구 내로 돌출되는 커팅 에지를 갖고,

상기 커팅 에지는 실리콘 단결정으로 제조되며, 상기 커팅 에지의 날끝 반경(nose radius)은 0.5㎛ 이하인

면도날.
제1항에 있어서,

상기 실리콘 박판은 실리콘 단결정으로 이루어지는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 커팅 에지의 날끝 반경은 0.1㎛ 이하인 면도날.
제1항에 있어서,

상기 면도날은 복수의 개구 및 상기 복수의 개구 각각의 내로 돌출하는 상기 커팅 에지를 갖는, 상기 실리콘 박판으로 이루어지는 네트 칼날(net blade)인 면도날.
제1항에 있어서,

상기 실리콘 박판은 복수의 개구 및 상기 복수의 개구 각각의 내로 돌출하는 상기 커팅 에지를 갖고,

상기 복수의 개구 각각은 길이 방향으로 인접하는 개구와 실질적으로 평행으로 배열된 직사각형 형상으로 형성되는

면도날.
제5항에 있어서,

상기 커팅 에지는 상기 복수의 개구 각각의 길이 방향으로 연장되는 면도날.
제6항에 있어서,

상기 커팅 에지는 상기 개구의 길이 방향으로 지그재그 방식으로 배열된 커팅 에지 형성부 및 커팅 에지 미형성부로 구성되는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 면도날의 저면과 상기 개구 내에 상기 면도날의 상면으로부터 상기 저면까지 연장되는 경사면 사이에 형성된 커팅 에지각은 10도 내지 45도 범위인 면도날.
제1항에 있어서,

상기 개구는 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 커팅 에지는 상기 개구의 한쪽에만 형성되는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 개구는 직사각형 형상으로 형성되고, 상기 커팅 에지는 상기 개구의 대향하는 양쪽에 형성되는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 커팅 에지 상에 실리콘 산화물층을 갖는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 커팅 에지 상에 금속층 및 합금층 중 적어도 하나를 갖는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 커팅 에지 상에 비정질 실리콘층을 갖는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 커팅 에지의 날끝이 아닌 다른 영역에 형성된 다결정 실리콘층을 포함하는 면도날.
제1항에 있어서,

사용 시 피부와 접촉되는 면도날의 면에 극미한 거칠거칠한 부분(microscopic asperities)를 포함하는 면도날.
제1항에 있어서,

사용 시 피부와 접촉되는 면도날의 면에 형성되고, 상기 피부와 상기 면도날 사이의 접촉 저항을 감소시키는 형상을 갖는 슬롯이 형성되는 면도날.
제1항에 있어서,

사용 시 피부와 접촉되는 면도날의 면에 형성되고, 커팅하려는 대상을 상기 개구 내로 용이하게 안내하는 형상을 갖는 슬롯이 형성되는 면도날.
제1항에 있어서,

사용 시 피부와 접촉되는 면도날의 면 상에 형성된 실리콘 산화물층을 포함하는 면도날.
제1항에 있어서,

상기 적어도 하나의 개구 내에 장착된 압력 센서를 포함하는 면도날.