KR20190105079A - 표면 개질을 갖는 면도 물품 - Google Patents

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우게 헨리 브리스코
필립 토마스 크리스웰
앨리손 메리 리체스
로버트 바레트 야테스
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더 질레트 컴퍼니 엘엘씨
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Abstract

면도 물품을 제조하는 방법으로서, 면도 물품은 스테인리스강을 포함하는 기재; 및 중합체 브러시를 포함하는 외부 중합체 코팅을 포함하고, 본 방법은, 상기 기재를 제공하는 단계; 기재 상의 표면 모이어티와 화학적으로 반응성인 앵커 기(anchor group), 및 중합 개시제 기를 포함하는 개시 화학종을 제공하는 단계; 상기 앵커 기를 상기 기재의 표면 모이어티와 반응시키는 단계; 중합 개시제와의 중합에 대해 반응성인 단량체를 제공하는 단계; 및 단량체를 개시 화학종의 개시제 기와 중합시키는 단계를 포함한다.

Description

표면 개질을 갖는 면도 물품
본 발명은 대체적으로 중합체 층을 면도 물품에 적용하는 분야 및 중합체 코팅을 포함하는 면도 물품에 관한 것이다.
현재의 습식 면도기는 전형적으로 면도기 카트리지 및 면도기 손잡이를 포함한다.
면도기 카트리지 구성요소는 전형적으로 하기의 요소 중 일부를 포함한다: 모발의 절단을 수행하기 위한 면도날 에지를 갖는 하나 이상의 면도기 면도날, 윤활 몸체/스트립/링, 캡, 하우징, 프레임, 클립, 가드(guard), 카트리지 연결 구조물, 또는 임의의 개수의 이들의 각각 또는 조합.
면도기 손잡이는 버튼, 손잡이 그립, 카트리지 연결 구조물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 전형적으로, 손잡이 구성요소는 탄성중합체 재료와 경질 플라스틱 재료의 일부 조합으로 형성될 수 있다. 면도기 손잡이는 또한 금속 부품, 예를 들어 스테인리스강 부품을 포함할 수 있다.
면도기 카트리지 구성요소는 외부 표면을 가지며, 이들 중 다수는 면도 중에 사용자의 피부와 접촉한다. 이들 접촉 표면과 피부의 상호작용은 일반적으로 면도기의 성능에 있어서 상당한 역할을 할 수 있다.
스테인리스강의 고유 표면 특성은 면도하는 일에 항상 최적은 아니다. 예를 들어, 면도기 면도날은, 코팅과 같은 층을 그의 외부 표면에 부가함으로써 그의 면도 특성을 개선하는 것으로 이미 알려진 스테인리스강 기재를 포함하는 면도 물품의 전형적인 예이다. 그러한 층은, 예를 들어 에지 강도, 팁(tip) 형상, 내마모성, 및/또는 면도날 미끄러짐(즉, 윤활 특징 또는 낮은 마찰) 등을 최적화하는 것과 연관될 수 있다.
예를 들어 물품 윤활성을 증가시킴으로써, 사용자의 피부 또는 모발과의 마찰을 감소시키는 외부 층은 특히 관심 대상이다. 낮은 마찰 계수를 갖는 면도기 면도날은 턱수염 모발 또는 다른 유형의 모발 섬유에 대한 감소된 절단력을 나타낸다. 감소된 절단력은 면도 속성(안전성, 밀착성(closeness) 및 편안함)을 상당히 개선할 수 있다. 절단력의 개념은 일반적으로, 면도날이 절단 동안 모발 줄기(hair stem)를 얼마나 쉽게 통과하는지로서 이해될 수 있다. 면도날이 모발을 더 쉽게 절단할수록, 더 적은 잡아당김 및 자극이 일반적으로 예상될 수 있다.
면도기 면도날에 대한 공지된 코팅은 일반적으로 다이아몬드, 비정질 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(DLC) 재료, 질화물, 탄화물, 산화물, 및 세라믹과 같은, 경도 및 내부식성을 위한 무기 재료로 구성될 수 있다.
다른 공지된 면도기 코팅은, 예를 들어 중합체를 포함하는 유기물일 수 있다. 하나의 그러한 중합체는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이며, 이의 코팅은 코팅된 물품에 낮은 마찰 계수를 제공할 수 있다.
면도기 면도날에 더하여, 다른 면도기 카트리지 구성요소(예컨대, 면도날 클립, 프레임, 하우징, 가드, 캡 등)가, 사용자의 피부와 접촉하고 면도기의 면도 성능에 있어서 역할을 하는 스테인리스강 표면을 포함할 수 있다는 것이 또한 알려져 있다. 더 낮은 마찰 계수를 갖는 면도날 보유 클립, 하우징, 가드 또는 캡 등은 사용자의 피부를 가로질러 더 편안하게 미끄러지거나, 피부 당김을 감소시키거나 피부 조작을 개선할 수 있다.
추가로, 면도기 손잡이는 사용자의 피부(예컨대, 그립 상의 손)에 의해 접촉되는 다수의 표면을 갖는다. 면도기 손잡이 표면은 통상 더 양호한 파지를 위해 미끄럼 방지, 고무 또는 탄성중합체 유형 재료 또는 코팅으로 구성되지만, 이들은 또한 스테인리스강 표면을 포함할 수 있으며, 그의 고유 표면 특성은 또한 최적화될 수 있다.
면도기 면도날에 대한 것과 같은 표면의 증가된 윤활성의 관점에서, 다양한 PTFE 코팅 공정이 본 기술 분야에서 제안되어 있다. 예를 들어, 수성 분산 PTFE(분무, 스핀 코팅 및 딥핑(dipping)), PTFE의 유기 분산, 및 스퍼터링 또는 화학 증착(CVD)과 같은 진공 기반 공정. 페인팅, 액적 증발, 분무 코팅, 스핀 코팅, 및 딥 코팅과 같은 공지된 코팅 기법은 물리적 흡착에 의존한다.
면도기 면도날 또는 다른 기재에 대한 PTFE의 적용은 복잡할 수 있다. 이는 제조 비용, 및/또는 원하는 정도 미만의 코팅 효능으로 이어질 수 있다. 더욱이, 원하는 정도 미만의 코팅 고정은 기재로부터의 코팅의 조기 손실 또는 박리를 야기하고 그로 이어질 수 있다. 후자는 면도날의 유효 수명을 감소시키거나 피부 자극을 야기할 수 있다. PTFE는 또한 비교적 불활성이며, 기재에 대한 결과적인 낮은 접착력은 약한 물리적 상호작용만이 그것을 표면에 결합시킨다는 것을 의미한다. 따라서, 그러한 코팅은 층 분해, 표면 마모 및 기계적 파괴가 일어나기 쉬울 수 있다.
수용액에 의해 적용된 PTFE를 갖는 면도기의 일례는 본 명세서에 참고로 포함된 미국 특허 제6,866,894호에서 알려져 있다. 수용액은 면도날의 표면에 적용되며, 이는 이어서 수용액의 고형물을 용융시키는 온도로 가열된다.
다른 코팅 기술이 공지되어 있다. 예를 들어, WO2008123957호는 표면 개질을 위해 절단 에지에 유기인(organophosphorus) 화합물을 접착하는 것을 논의한다. 절단 에지 상의 유기인 층은 자기-조립된 단층의 형태이다. 또한, WO2014197667호는 면도기 구성요소의 표면에 액체-주입된 표면 재료(LISM)를 적용하는 것을 논의한다. LISM 층은 일반적으로 내마멸성, 장기 지속성 또는 비침식성(non-erodible)이며, 바람직하게는 미끄러짐, 편안함, 헹굼, 및 청정도와 같은 면도 성능을 상승시키면서, 또한 제조 공정을 단순화시키는 것으로 칭해진다. WO2015161996호는, 고마모성 윤활 코팅을 제공하도록 공유 펜던트 친수성 중합체 사슬이 부착된 입자가 포함된 면도날을 위한 경질 코팅을 설명한다. 미국 특허 출원 공개 제20120015138호는 중합체 층을 하부 층 상에 그래프팅하기 위한 다이아조늄 염 함유 개시제의 사용을 설명한다.
상기 논의에 따르면, 면도 물품의 면도 성능을 개선하거나 향상시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 종래 기술과 비교하여, 면도 물품 성능을 유지하거나 개선하면서, 새로운 그리고 바람직하게는 최적화된 표면 향상 층 및/또는 그러한 층을 (예컨대, 코팅으로서) 적용하는 방법을 찾는 것이 바람직하다.
본 발명은 기재 및 외부 중합체 코팅을 포함하는 면도 물품을 제공하는데, 기재는 스테인리스강을 포함하고, 외부 중합체 코팅은 기재로부터 그래프팅된 중합체 브러시를 포함한다.
중합체 코팅은 물품의 표면의 일부 또는 전부 상에 제공될 수 있으며, 그것은 그의 표면 전부 또는 단지 일부분 상에 제공될 수 있다. 코팅은 또한 연속적이거나 불연속적일 수 있다. 임의의 물품은 하나 초과의 표면을 가질 수 있으며, 표면들 중 하나, 하나 초과, 단지 일부, 또는 전부가 코팅될 수 있다. 바람직하게는, 중합체 코팅은 외부에 있다.
면도 물품은 비절단 요소 또는 절단 요소일 수 있다. 비절단 요소는, 전기 건식 면도기 내에 배치된 포일의 외부 또는 내부 표면 또는 습식 면도기에서의 면도날 클립과 같은, 카트리지 또는 손잡이 구성요소를 포함한다. 절단 요소는, 습식 면도기를 비롯한 습식 면도기 제품에서의 면도기 면도날 또는 전기 건식 면도기에서의 커터 요소를 포함한다. 특히, 중합체 층은 전형적인 면도 동안 사용자의 피부와 접촉하게 되는 구성요소, 특히 면도되는 피부 영역과 접촉하게 되는 면도 카트리지의 구성요소에 유용하게 적용된다. 본 발명의 바람직한 면도 물품은 절단 요소이고, 가장 바람직하게는 면도기 면도날이다.
면도기 면도날은 면도기 카트리지의 절단 기능을 수행한다. 본 발명에서 용어 "면도기 면도날"은, 면도날 몸체 및 적어도 하나의 플랭크(flank)를 포함하는 스테인리스강으로 구성된 "기재"를 의미한다. "기재"는 본 발명에서 작용되는 물질 또는 재료를 의미한다. 바람직하게는, 면도기 면도날은, 면도날 에지 및 면도날 몸체를 형성하는 2개의 플랭크를 포함한다. 2개의 플랭크는 포인트 또는 팁에서 교차하거나, 종종 최종 팁(ultimate tip)으로 지칭되는 것에서 교차한다. 각각의 플랭크는 1개, 2개 또는 그 이상의 사면(bevel)을 가질 수 있다. 면도날 몸체는 대체적으로 플랭크 또는 사면 아래의 또는 후방의 면도기 면도날의 나머지 영역이다. 날카로운 면도기 에지는 전형적으로는, 반경이 전형적으로 500 옹스트롬 미만인 최종 팁을 갖는다.
중합체 브러시는, 일 말단에서 표면에 고정되고(즉, 표면에 말단 부착됨) 표면으로부터 멀리 연장되는 중합체 사슬이다. 중합체 브러시는, 이웃하는 사슬들 사이의 척력 상호작용으로 인해 브러시 유사 형태로 연장되는 중합체 사슬이다. 도 6은 앵커(anchor)(112)를 통해 중합체 사슬(110)이 상부에 그래프팅된 기재 표면(114)을 개략적으로 도시하고, 브러시 구성을 상정하면, 즉, 각각의 브러시가 기재 표면에서 고정 지점에 대체적으로 수직으로 그리고 그로부터 멀리 연장되는 것을 개략적으로 도시한다. 본 출원에서, 브러시 구성에서의 다수의 중합체 사슬 내의 개별 중합체 사슬은 중합체 브러시로 지칭된다.
기재의 표면으로부터 화학적으로 그래프팅된 중합체 브러시의 부가는 본 발명자들에 의해 표면 개질의 효과적인 방법인 것으로 밝혀졌다. 중요하게는, 그러한 코팅이 기재의 표면에 대한 공유 결합으로 인해 매우 강건한 것으로 간주되고, 이는, 일부 대안적인 코팅 방법이 행하는 것과 같이, 약한 물리적 결합에만 의존하지 않고 화학적으로 그리고 기계적으로 안정한 계면을 확립한다.
이러한 방식으로, 기재의 특성이 중합체 코팅을 이용한 보완에 의해 개질될 수 있는 편리한 방법이 제공될 수 있다. 중합체 층의 공유 결합이 기재에 대한 중합체 코팅의 우수한 고정을 제공하는 것은, 코팅 및 면도 물품의 수명 및/또는 내마멸성에 기여할 수 있다.
본 발명에 따르면, 중합체 브러시의 층을 면도 물품의 표면에 적용하는 방법이 또한 제공된다. 본 방법은 코팅될 표면으로부터 중합체 브러시를 그래프팅하는 단계를 수반한다.
본 방법은, 일 말단에 앵커 기(anchor group)를 그리고 반대편 말단에 중합 개시 기를 갖는 하나 이상의 개시 화학종의 층으로 개질될 표면을 제공하는 단계를 수반할 수 있다. 개시 화학종의 일 말단에 있는 앵커 기는, 개질될 물품 표면 상의 표면 모이어티와의 화학 반응에 적합하다. 중합 개시 기는, 일단 개시 화학종이 기재 표면 상에 고정되면 표면으로부터 멀리 연장될 말단에 제공된다.
개시 화학종의 앵커 기는 개질될 표면과 반응되어, 개시 화학종을 앵커 기를 통해 표면에 공유 결합시킨다. 따라서, 개시 화학종의 층의 강건한 표면 부착이 기재 상에 제공되어 개시된 표면을 제공한다.
개시된 표면으로부터 중합체 브러시를 그래프팅하기 위해, 단량체 또는 단량체들의 혼합물이 표면 결합된 개시 화학종의 개시 기로부터 중합된다. 따라서, 중합체 브러시는 기재 표면으로부터 멀리 성장하여, 인접한 중합체 사슬들 또는 브러시들의 층으로 만들어질 수 있다.
앵커 기
앞서 논의된 바와 같이, 개시 화학종은 일 말단에 앵커 기를 그리고 반대편 말단에 중합 개시 기를 포함한다. 앵커 기는, 개질될 기재의 표면 상의 모이어티와 반응성인 모이어티를 포함한다.
앵커 기의 비제한적인 예에는 아크릴레이트 기, 다이아조늄 염, 하이드록시 기, 실란 기, 및 포스폰산 기가 포함된다. 바람직하게는, 앵커 기는 아크릴레이트 기, 하이드록시 기, 실란 기, 및 포스폰산 기, 더 바람직하게는 알콕시 실란 기 및 할라이드 실란 기로부터 선택된다.
다이아조늄 염은 화학식 R-N+ 2X-를 갖는데, 여기서 R은 임의의 유기 기일 수 있고, X는 무기 또는 유기 음이온이다. 음이온 X-의 특정 예에는 테트라플루오로붕산염이 포함된다. 아크릴레이트 앵커링 기 및 다이아조늄 염 앵커가 전자그래프팅에 의해 채용될 수 있다.
실란 기는 기재 표면 상의 금속 산화물 또는 하이드록시 기와 반응하여 실록산 결합을 제공할 수 있다. 실란 앵커 기의 예에는 알콕실실란 기 및 할라이드 실란 기, 특히 클로로실란 기가 포함된다.
예시적인 할라이드 실란 기에는 클로로다이알킬실란 기, 다이클로로실란 기, 및 트라이클로로실란 기가 포함된다. 특히 바람직한 예는 클로로다이메틸실란 및 트라이클로로실란이다. 특히 바람직한 화합물은 트라이클로로실란에 기초한 것들이다.
예시적인 알콕시실란 기는 화학식 -Si(OR)3를 가지며, 여기서 R은 저급 알킬 기, 바람직하게는 CH3 또는 C2H5이다.
포스폰산 기는 알콕시- 및 클로로-실란에 비해, 친핵성 치환에 대한 전자(former)의 둔감성 및 동종축합(P-O-P)에 비해 이종축합(금속-O-P 결합 형성)에 대한 선호로 인해, 유리한 것으로 여겨진다. 이는, 과축합될 수 있는 유기실란과 비교하여, 유기포스폰산이 기재 표면 상에 더 강건한 단층을 제공하는 것으로 이어질 수 있다. 예시적인 포스폰산 기는 화학식 -PO(OH)2 및 -PO(OR)2 를 갖고, 여기서 R은 알킬 또는 아릴 기이다.
앵커링 기를 갖는 시약을 함유하는 수성 또는 유기 용액 중에 기재를 침지시킴으로써 하이드록시 기, 실란 기, 및 포스폰산 기가 기재 상에 반응될 수 있다.
가장 바람직하게는, 앵커 기는 표면 하이드록시 또는 옥소 기와 반응성이 되도록 선택된다.
개시 화학종 분자당 하나 초과의 앵커링 기가 제공될 수 있는데, 예를 들어 한 가지 유형의 앵커링 기의 다수, 또는 앵커링 기들의 조합이 단일 개시 화학종 분자에서 사용될 수 있다.
중합 개시 기
앵커 기에 더하여, 개시 화학종은 또한 반대편 말단에 중합 개시 기를 포함한다.
다양한 중합 반응 메커니즘이 중합체 브러시를 고정된 개시 화학종으로부터 그래프팅하는 데 사용될 수 있다. 예에는 개환 복분해 중합(ring opening metathesis polymerization, ROMP); 가역적 부가 단편화 사슬 전달 중합(reversible addition fragmentation chain transfer polymerisation, RAFT); 니트록사이드-매개 중합(Nitroxide-mediated polymerization, NMP); 및 원자 전달 라디칼 중합(atom transfer radical polymerisation, ATRP)이 포함된다. 따라서, 이용가능한 개시 기의 풀(pool)은 광범위하고, 개시제 기는 선택된 중합 반응에 적절하도록 선택될 수 있다.
본 발명에서, 바람직한 중합 기법은 ATRP이다.
ATRP를 위한 바람직한 중합 개시 기는 알킬 할라이드를 포함하며, 특히 여기서 할라이드는 Br 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택된다. 할라이드는 중합이 진행될 수 있게 하는 이탈 기로서 작용할 수 있다.
상이한 앵커링 기와 개시 화학종의 조합이 사용될 수 있지만, 바람직한 개시 화학종에는
Figure pct00001
2-클로로프로피오네이트 에틸 아크릴레이트(cPEA)
Figure pct00002
브롬화 아릴다이아조늄 염
Figure pct00003
2-브로모-N-(2-(3,4-다이하이드록시페닐)에틸) 프로피온아미드
Figure pct00004
트라이클로로-(4(클로로메틸)페닐)-실란
Figure pct00005
11-(2-브로모-2-메틸)프로피오닐옥시)운데세닐다이메틸클로로실란
Figure pct00006
2-브로모-2-메틸-N-(3-(트라이에톡시실릴)프로필) 프로판아미드(BTPAm)
Figure pct00007
11-(2-브로모아이소부티레이트)-운데실-1-포스폰산이 포함된다.
본 발명자들은 실란 고정가능 개시제 화학종이 스테인리스강에 특히 적합하다는 것을 알아냈다. 특히 알콕시실란 기를 갖는 것들이 스테인리스강을 부식시킬 수 있는 클로로실란 기에 비해 바람직한 것으로 밝혀졌다. 개시제 화학종 2-브로모-2-메틸-N-(3-(트라이-에톡시실릴)프로필)프로판아미드(BTPAm)는 스테인리스강의 작용화에 특히 상용성인 것으로 밝혀졌다.
다양한 개시 화학종은, 개시 화학종을 포함하는 용액 중의 기재의 딥 코팅에 의해 기재 표면에 결합될 수 있다. 개시 화학종의 앵커링 기는, 표면의 반응성 모이어티, 예컨대 하이드록시 또는 옥소 모이어티와의 화학 반응에 의해 기재 표면 상에 고정된다. 딥 코팅 용액은 개시 화학종에 적절하도록 수성 또는 비수성일 수 있다. 적합한 용매는 물, 메탄올, 에탄올 및 이들의 혼합물을 포함한다. 전형적으로, 75% 내지 95%, 바람직하게는 80% 내지 90%의 물 및 5% 내지 20%, 바람직하게는 7% 내지 12%의 메탄올 및/또는 에탄올을 포함하는 용매계가 바람직하다. 에멀젼, 분산물, 겔, 및 유사물로부터의 개시 화학종의 적용이 또한 고려될 수 있다.
기재
본 발명의 기재는 스테인리스강을 포함하고, 바람직하게는 스테인리스강 베이스 또는 코어 요소를 포함한다.
개시 화학종은 스테인리스강 표면에 직접 고정될 수 있거나, 또는 스테인리스강에 연결된 중간 층을 통해 스테인리스강에 간접적으로 연결될 수 있다. 상기 중간 층은 그 자체가 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 이어서, 개시 화학종은 중간 층의 외부 표면에 고정된다. 예를 들어, 기재의 스테인리스강 베이스 또는 코어는, 일반적으로 다이아몬드, 비정질 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(DLC) 재료, 질화물, 탄화물, 산화물, 및 세라믹과 같은, 경도 및 내부식성을 위한 무기 재료의 층으로 코팅될 수 있으며, 이는 중간 층의 일부 또는 전부를 형성할 수 있으며, 중간 층 상에 중합체 브러시 층이 제공된다.
개시 화학종의 앵커 기가 고정되는 표면은 앵커 기와 반응성인 작용기를 포함한다. 예시적인 반응성 표면 기에는 하이드록시 기 및 옥소 기가 포함된다. 이들 예시적인 표면 모이어티는 개시 화학종의 앵커 기와 공유 결합을 형성할 수 있다.
그러한 기를 기재의 표면 상에 갖거나, 또는 환경에 대한 노출, UV, 오존 또는 플라즈마 처리와 같은 후속 처리에 의해 그러한 기를 형성하는 기재의 비제한적인 예에는, 철, 스테인리스강을 포함하는 강, 및 주위 환경에 대한 노출 시에 산화물 코팅을 획득하는 금속, 예를 들어 알루미늄, 및 알루미늄 합금이 포함된다. 주위 조건에 대한 노출 시에 산화물 층을 획득할 수 있는 재료의 추가 예는 세라믹 재료, 예를 들어 질화규소이다. 다른 재료, 예를 들어 스퍼터링에 의해 기재에 적용되는 산화알루미늄과 같은 경질 금속 산화물이 그에 부여되는 산화물 코팅을 가질 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태에서, 스테인리스강 베이스 또는 코어 요소에는 세라믹 재료의 외부 층이 제공될 수 있고, 개시 화학종은 세라믹 재료의 외부 층에 고정된다. 세라믹 재료의 층은 스테인리스강에 직접 연결될 수 있거나, 추가의 중간 층을 통해 스테인리스강에 연결될 수 있다.
바람직한 실시 형태에서, 코팅될 표면은 개시 화학종의 부가 전에 처리된다. 이러한 전처리는 개시 화학종의 앵커 기와 반응성인 모이어티의 수를 증가시킬 수 있다. 그러한 전처리는 UV 및 오존 처리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기재 표면에는, 예를 들어 UVO 클리너에서, 이를 오존의 존재 하에서 UV 광에 노출시킴으로써, 하이드록시 기가 제공되거나, 또는 (반응성 모이어티의 면적 밀도를 증가시키기 위해) 그가 추가로 보완될 수 있다.
기재 표면 상의 반응성 모이어티의 면적 밀도를 증가시키는 것은, 표면 상의 개시 화학종의 증가된 표면 밀도로, 그리고 결국에는 중합체 브러시의 고밀도로 이어질 수 있다. 즉, 개시제 화학종이 결합될 수 있는 더 많은 수의 부위가 제공되고, 따라서 더 큰 브러시 밀도가 달성될 수 있다. 높은 브러시 밀도는 일반적으로 양호한 표면 커버리지, 중합체 브러시 특성의 양호한 발생, 양호한 결합, 및 중합체 브러시 사슬의 연장된 형태를 달성하는 데 바람직하다.
특히, 스테인리스강 표면의 경우, 오존의 존재 하에서의 UV 처리는 하이드록시 기의 표면 영역 밀도를 증가시킬 수 있다.
스테인리스강은, 다른 합금 원소를 갖거나 갖지 않고서, 10% 초과의 크롬을 함유하는 등급의 강을 지칭할 수 있는 용어이다. 따라서, 이는 주로 철/크롬 합금이지만, 통상 탄소(0.2 내지 2.1%) 및 니켈이 다른 주요 함유물이다.
브러시의 중합
표면에 대한 개시 화학종의 공유 결합 후, 하나 이상의 단량체가 제공되고, 이들 단량체의 중합 단계가 표면 결합된 개시 화학종에 의해 개시된다. 중합 시, 단량체는 리빙(living) 중합에서, 물품의 표면에서 개시 화학종으로부터 제자리에서 그래프팅된 중합체 사슬로 만들어진다.
앞서 논의된 바와 같이, 개환 복분해 중합(ROMP); 가역적 부가 단편화 사슬 전달 중합(RAFT); 니트록사이드-매개 중합(NMP); 및 원자 전달 라디칼 중합(ATRP)을 포함하는 다양한 중합 반응 메커니즘이 사용될 수 있다. ATRP는 본 출원에서 바람직한 방법인데, 그 이유는 그가 일정 범위의 단량체 유형과 상용성이고, 불순물에 대해 상당히 내성이 있고, 온화한 반응 조건을 수반하고, 연관된 촉매가 재사용가능할 수 있기 때문이다. ATRP의 경우에, 표면 테더링된(tethered) 개시 화학종 상의 중합 개시 기는 알킬 할라이드를 개시제로서 포함하고, 바람직하게는 할라이드는 Br 또는 Cl이 되도록 선택된다. 할라이드는 ATRP 메커니즘을 위한 이탈 기를 형성한다.
이 방법은 조밀한 중합체 브러시 커버리지를 생성한다. 조밀한 브러시 커버리지는 중합체 사슬을 그의 연장된, 즉, 브러시, 형태로 강제하는 것을 돕는다.
중합체 브러시의 길이 및 분자량은, 중합 반응에서의 단량체의 양 및 반응의 종료 지점을 제어함으로써 제어될 수 있다.
중합에서, 단일중합체(homopolymer)는 단일 단량체를 제공함으로써 생성될 수 있고; 공중합체는 단량체들의 혼합물을 중합함으로써 생성될 수 있고; 블록 공중합체는 제1 단량체 또는 제1 단량체 혼합물을 중합하고 이어서 제2 단량체 또는 단량체 혼합물을 중합하고 이어서 필요하다면 추가의 블록을 제공하도록 반복함으로써 생성될 수 있다. 구배 공중합체는, 단량체 혼합물을 중합하고 중합 동안 단량체 혼합물을 점진적으로 조정함으로써 달성될 수 있다.
개질의 성질
중합체 브러시에 의해 기재에 부여될 수 있는 이용가능한 개질의 성질은 광범위하고, 그에 의해 표면은 고유 기재 표면에 걸쳐 다양한 유리한 특성들을 제공하도록 조정될 수 있다.
이에 따르면, 중합체 코팅은, 예를 들어 기재의 마모 및 습윤 특성, 및/또는 일반적인 기능에 대한 일정 범위의 상이한 개질된 특성들 중 임의의 하나 이상을 기재에 부여할 수 있다. 예를 들어, 중합체는 기재의 조도, 습윤성, 표면 전하, 표면 에너지, 접착성, 반응성, 및 마찰 특성을 개질할 수 있다. 특히, 코팅은 윤활성, 친수성, 소수성, 친유성, 소유성, 양친매성, 비이온성, 음이온성, 양이온성, 쯔비터이온성 또는 양쪽성일 수 있다.
중합체 코팅에 의해 제공되는 특성 또는 기능은, 예를 들어 중합체 브러시를 구성하는 단량체의 선택에 의해 조절되거나 미세 조정될 수 있다. 예를 들어, 중합체 브러시는 단일중합체, 공중합체, 블록-공중합체, 및/또는 구배 공중합체를 포함할 수 있다.
중합체 브러시의 친수성은 비이온성 또는 이온성 친수성 기, 또는 중합체 브러시 내의 비이온성 기와 이온성 친수성 기의 혼합물의 포함에 의해 달성될 수 있다.
음이온성 기는 카르복실산 기, 설폰산 기 또는 인산 기를 포함한다.
양이온성 기는, 예를 들어 아민 기, 피리디늄 기, 설포늄 기, 및 양이온성 3차 아민 기를 포함한다.
비이온성 친수성 기는, 예를 들어, 폴리옥시알킬렌 (메트-)아크릴레이트, 특히 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 메타크릴레이트("MEO2MA"), 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-((2'-메톡시에톡시)에톡시)에틸 메타크릴레이트("MEO3MA")를 포함한다.
소수성은 친유성/소수성 기의 사용에 의해 혼입될 수 있다. 예를 들어, 펜타플루오로스티렌, 펜타플루오로프로필 (메트-)아크릴레이트, 트라이플루오로에틸 (메트-)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실 (메트-)아크릴레이트와 같은 플루오르화 단량체가 사용될 수 있다.
양친매성 공중합체에서, 친수성 기 및 소수성 기 둘 모두가 포함된다. 중합체 브러시가 양친매성인 경우, 이는 친수성 블록 및 소수성 블록을 포함하는 블록 중합체로서 구현될 수 있다.
다중-블록 중합체 브러시는 바람직하게는 다이-, 트라이-, 또는 테트라-블록 중합체; 가장 바람직하게는 다이-블록 중합체이다. 중합체 블록은 단량체의 엄격하게 정의된 블록일 수 있거나, 단량체 블록들 사이에 중첩 전이 구역을 갖는 구배 블록일 수 있다.
대체적으로, 중합에 사용하기에 적합한 에틸렌계 불포화 단량체의 예는 (메트-)아크릴 단량체이다. 적합한 단량체의 다른 예에는 스티렌 단량체, 예를 들어 스티렌, 비닐톨루엔 및 알파-메틸스티렌이 포함된다. 또 다른 예는 아세테이트 단량체를 포함한다.
중합체 브러시에 적합한 단량체의 구체적인 예는 스티렌, 비닐 톨루엔, 알파-메틸스티렌, 비닐 아세테이트, 비닐 에스테르, 비닐 클로라이드, 할로겐-치환된 에틸렌 또는 알킬렌, 메타크릴로니트릴, 아크릴로니트릴, 메틸 (메트-)아크릴레이트, 에틸 (메트-)아크릴레이트, 프로필 (메트-)아크릴레이트, 프로필 (메트-)아크릴레이트의 이성질체, 부틸 (메트-)아크릴레이트, 부틸 (메트-)아크릴레이트의 이성질체, 헥실 (메트-)아크릴레이트, 2-에틸부틸 (메트-)아크릴레이트, 크로틸 (메트-)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트-)아크릴레이트, 아이소보르닐 (메트-)아크릴레이트, 아이소아밀 (메트-)아크릴레이트, 벤질 (메트-)아크릴레이트, 페닐 (메트-)아크릴레이트, 테트라하이드로푸르푸릴 (메트-)아크릴레이트, 3,3,5-트라이메틸사이클로헥실 (메트-)아크릴레이트, 알파-메틸스티렌, 사이클로헥실 (메트-)아크릴레이트, 스테아릴 (메트-)아크릴레이트, 라우릴 (메트-)아크릴레이트, 아이소데실 (메트-)아크릴레이트, 글리시딜 (메트-)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메트-)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트-)아크릴레이트, 하이드록시프로필 (메트-)아크릴레이트의 이성질체, 4-하이드록시부틸 (메트-)아크릴레이트, 하이드록시부틸(메트-)아크릴레이트의 이성질체, 글리세롤모노(메트-)아크릴레이트, (메트-)아크릴산, 다이메틸아미노에틸 (메트-)아크릴레이트, 다이에틸아미노에틸 (메트-)아크릴레이트, 다이메틸아미노프로필 메타크릴아미드, 2-tert-부틸 아미노에틸(메트-)아크릴레이트, 트라이에틸렌글리콜 (메트-)아크릴레이트, 메타크릴아미드, N,N-다이메틸 메타크릴아미드, N-tert-부틸 메타크릴아미드, N-메틸올 메타크릴아미드, N-에틸올 메타크릴아미드, 알파-메틸비닐 벤조산(모든 이성질체), 다이에틸아미노 알파-메틸스티렌, 2-아이소시아나토에틸 (메트-)아크릴레이트, 다이에틸아미노 알파-메틸스티렌의 이성질체, 트라이메톡시실릴프로필 (메트-)아크릴레이트, 트라이에톡시실릴프로필 (메트-)아크릴레이트, (메트-)아크릴산, 트라이부톡시실릴 프로필 (메트-)아크릴레이트, 다이메톡시메틸실릴 프로필 (메트-)아크릴레이트, 다이아이소프로폭시메틸실릴프로필 (메트-)아크릴레이트, 다이메톡시실릴프로필 (메트-)아크릴레이트, 다이에톡시실릴프로필 (메트-)아크릴레이트, 다이부톡시실릴프로필 (메트-)아크릴레이트, 다이아이소프로폭시실리올 프로필 (메트-)아크릴레이트, 아이소부틸렌, 메톡시 폴리에틸렌글리콜 (메트-)아크릴레이트, 폴리(에틸렌 글리콜) (메트-)아크릴레이트, 다이(에틸렌 글리콜) (메트-)아크릴레이트, 트라이(에틸렌 글리콜) (메트-)아크릴레이트, 2- 메톡시에틸 (메트-)아크릴레이트, 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 메타크릴레이트("MEO2MA"), 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-((2'-메톡시에톡시)에톡시)에틸 메타크릴레이트("MEO3MA"), 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
마찰 조정
표면 개질의 특정 예는 마찰 조정을 포함할 수 있다. 대체적으로 면도될 모발 및/또는 피부의 영역과 접촉하는 면도 물품의 경우, 면도 조건 하에서 더 낮은 마찰 계수가 바람직하다. 마찰 감소는 턱수염 모발 또는 다른 유형의 모발 섬유에 대한 절단력을 최소화하여 더 낮은 절단력 및 개선된 면도 속성으로 이어질 수 있다. 다른 피부 접촉 구성요소, 예컨대 면도날 클립의 마찰 감소는 또한 피부 당김(tug)을 감소시킴으로써, 또는 사용자의 피부를 가로지른 미끄러짐의 사용자의 지각을 개선함으로써 면도의 편안함을 개선할 수 있다.
마찰 감소를 위한 유용한 단량체의 예는 플루오르화 단량체이다. 이는 PTFE와 유사하게 낮은 마찰 계수를 제공할 수 있는 탄화수소 골격 및 플루오르화 측기를 갖는 중합체를 생성한다. 그러나, PTFE 코팅과 비교하여, 본 발명의 생성된 중합체는 기재 표면에 공유적으로 고정된다.
마찰 감소 단량체의 예에는 플루오르화 중합체, 예컨대, 펜타플루오로스티렌(PFS), 펜타플루오로프로필 아크릴레이트(PFA), 트라이플루오로에틸 아크릴레이트(TFA), 헵타데카플루오로데실 아크릴레이트(HFA), 펜타플루오로프로필 메타크릴레이트(PFA), 트라이플루오로에틸 메타크릴레이트(TFA), 헵타데카플루오로데실 메타크릴레이트(HFA), 및 이들의 혼합물이 포함된다. 마찰 감소 단량체는, 본 명세서에 열거된 이러한 다른 단량체를 포함하여, 다른 단량체와 조합하여 사용될 수 있다.
바람직한 예에서, 중합체 브러시는 기재 표면에 인접한 소수성 블록, 및 소수성 블록 외부의 친수성 블록을 포함하는 공중합체이다. 즉, 바람직한 예에서, 공중합체는 근위(proximal) 소수성 블록 및 원위(distal) 친수성 블록을 포함한다.
그러한 예에서, 기재에 인접한 소수성 블록의 존재는 기재가 수성 환경에서 사용될 때 물 장벽으로서 작용하여, 물을 표면으로부터 멀리 밀어내고 스테인리스강 기재의 가능한 부식을 감소시킬 수 있다.
친수성 중합체 브러시 블록은 습식 면도 중에 사용자의 피부를 따르는 수성 윤활을 위해 작용할 수 있다.
일례에서, 근위 소수성 블록은 플루오르화 단량체를 포함한다.
일례에서, 원위 친수성 블록은 알콕시 기를 갖는 단량체를 포함한다.
바람직한 예에서, 중합체 브러시는 플루오르화 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 근위 소수성 블록, 및 알콕시 (메트)아크릴레이트 단량체를 포함하는 원위 친수성 블록을 포함한다.
바람직한 이중블록 공중합체 브러시 구조는 MEO2MA를 갖는 PFA와 MEO2MA를 갖는 HFA의 블록 공중합체를 포함한다.
오염 방지 특성
표면 개질의 추가 예는 개질된 표면, 예를 들어 면도날 표면의 미생물 습관화(microbe habituation)에 대항할 수 있는 오염 방지 특성의 제공을 포함할 수 있다. 이는 면도 중에 피부 브리치(breach) 발생 시 자극 및 가능하게는 감염을 감소시키는 데 유용할 수 있다.
오염 방지는 표면에 대한 미생물 및/또는 유해물(detritus)(미생물을 위한 영양분을 형성할 수 있음)의 접착을 방지하는 것을 돕는 단백질 항접착성 중합체 브러시의 제공에 의해 달성될 수 있다. 대안적으로, 미생물 손상 또는 파괴 특성이 부여된 항균 브러시가 제공될 수 있다.
항접착성 중합체 브러시의 관점에서, 친수성 사슬은 대체적으로 생체분자의 접착에 저항할 수 있는데, 이는 그가 더 바람직하게는 소수성 표면과 결합하는 경향이 있을 수 있기 때문이다. 브러시로 형성될 때 단백질에 대해 양호한 항접착성을 갖는 예시적인 중합체는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA) 및 폴리(에틸렌 글리콜)(PEG)을 포함한다.
항균 특성의 관점에서, 항균 특성을 제공하는 예시적인 중합체 브러시는 tBAEMA, 및 PDMAEMA를 포함한다.
추가 실시 형태에서, 중합체 브러시는 항접착성 및 항균 단량체 둘 모두를 갖는 공중합체를 포함하여, 단백질 접착에 대한 저항성 및 항균 활성 둘 모두의 효과를 제공할 수 있다.
부식 방지 특성
표면 개질의 추가 예에는 부식 방지 특성의 제공이 포함될 수 있다. 예를 들어, 스테인리스강에 적용된 소수성 중합체 브러시의 사용은 물을 표면으로부터 멀리 밀어냄으로써 스테인리스강 기재의 부식을 감소시키는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 중합체 브러시 내의 비극성 단량체의 포함은 표면의 부식에 기여할 수 있는 극성 액체와의 접촉을 차단하는 것을 도울 수 있다.
P(HFA)가 용액 중의 이온과 아래에 놓인 금속 기재 사이에 더 우수한 장벽을 제공할 수 있다.
자극 반응 특성
표면 개질의 추가 예에는 자극 반응 표면의 제공이 포함될 수 있다. 예를 들어, 중합체 브러시는 자극 변경가능 특성을 제공하도록 구성될 수 있다. 예시적인 자극은 극성 또는 비극성 용매계 내의 침지, 온도, pH, 및/또는 전위를 포함할 수 있다. 이러한 자극 반응 변화는 전형적으로 가역적이다.
자극 반응의 예에는 열반응성 브러시가 포함된다. 이는 사용 범위에서 온도 의존적 형태를 갖는 중합체 브러시이다. 예를 들면, 면도 물품이 전형적으로 실온(25℃) 이하에서 보관될 수 있는 한편, 면도 물품은 면도 사용 중에 실온 초과의 온도로 상승될 수 있다. 열반응성 중합체 브러시는 저온 형태로부터 고온 형태로 시프트되어 상이한 온도 범위에서 상이한 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 중합체 브러시는 25℃ 초과의 온도, 바람직하게는 30℃ 이상의 온도, 더 바람직하게는 35℃ 이상의 온도에서 고온 형태로 전이될 수 있다.
중합체 브러시에 포함될 수 있는 열반응성 중합체의 예에는 폴리(N-아이소프로필아크릴아미드)(PNIPAM)가 포함된다. PNIPAM은 온도 반응성 중합체이다. 32℃ 미만에서, 이는 친수성 표면을 제공하는 브러시 형태를 취하는 연장된 형태로 존재한다. 32℃ 초과의 온도에서, 이는 구형 형태(그의 하부 임계 용액 온도(LCST))로 접히고, 더 소수성인 표면을 제공한다. 이는, 사슬이 이 온도 미만에서는 외부 물 분자와의 수소 결합을 선호하고, 측기의 경우 이 온도보다 높은 온도에서 분자내 수소 결합을 형성하는 것을 선호하기 때문인 것으로 여겨진다.
자극 반응성 중합체 브러시의 다른 예에는 다중-블록 자극 반응성 중합체 브러시가 포함된다. 다중-블록 공중합체는 중합체 브러시 사슬의 둘 이상의 층을 포함하고, 이때 각각의 층의 각각의 개별 사슬은 일 말단에서 이전 층에 테더링된다. 같지 않은 특성을 갖는 단량체 블록들의 사용에 의해, 중합체 브러시는 다양한 조건 하에서 상이하게 거동하도록 조작될 수 있다. 예를 들어, 단량체 블록은 용매 반응성일 수 있다.
이중블록 공중합체의 예는 반-플루오르화(semi fluorinated) 단량체 원위 블록 및 탄화수소 단량체 근위 블록의 사용을 수반한다. 이어서, 다양한 플루오르화 및 유기 용매의 적용이 사용되어, 접힐 때 플루오로중합체가 훨씬 덜 소수성으로 연장되는 경우에 초소수성 사이의 재배열을 유도할 수 있다.
브러시 특성화
중합체 브러시의 단량체 구성에 더하여, 중합체 브러시의 특성은, 브러시간 간격과 관련된, 표면 상의 중합체 브러시의 표면 영역 밀도(그래프팅 밀도)에 의해 영향을 받을 수 있다. 추가로, 중합체 브러시의 사슬 길이/분자량은 관련 인자일 수 있다.
브러시 두께에 기여하는 사슬 길이는 반응이 완료되게 될 때 단량체의 초기 양에 의해 제어될 수 있다. 대안적으로, 큰 과량의 단량체가 첨가될 수 있고, 반응 시간은 활성 반응 종결에 의해 제어될 수 있다.
유용한 특성은, 예를 들어 표면 상에 그래프팅된 브러시 길이(높이로도 지칭됨), L, 및 브러시간 간격(인접한 브러시들 사이의 거리), s가 최적화된 범위 내에 있을 때 달성된다.
브러시 길이는 바람직하게는 5 nm 이상, 더 바람직하게는 10 nm 이상, 그리고 가장 바람직하게는 20 nm 이상이다. 최소 브러시 길이는 충분한 중합체 작용기가 제공되는 것, 예를 들어 양호한 양의 작용성 단량체가 중합체 브러시와 함께 포함되어 전술한 기능 또는 특성, 예를 들어 친수성, 소수성 등을 달성하는 것을 보장하는 데 도움을 줄 수 있다.
브러시 길이는 바람직하게는 200 nm 이하, 더 바람직하게는 150 nm 이하, 더욱 더 바람직하게는 100 nm, 그리고 가장 바람직하게는 50 nm 이하이다. 최대 브러시 길이는 중합체 브러시의 효율적인 적용, 및, 특히 물품이 면도기 면도날이고 10 내지 300 nm의 영역 내의 최종 팁 반경을 가질 수 있는 중합체 코팅된 물품의 기하학적 형상의 유지와 연관될 수 있다.
브러시 층의 두께는 바람직하게는 5 내지 200 nm, 더 바람직하게는 20 내지 100 nm 이다. 층 두께는, 코팅되지 않은 기재와 비교하여, 코팅된 기재의 단면을 검사하기 위해 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM) 또는 투과 전자 현미경(Transmission electron microscopy, TEM)을 사용하여 결정될 수 있다.
브러시간 간격은 바람직하게는 비교적 작아서, 중합체 사슬들이 혼잡(crowd)하게 되어 서로를 연장된 형태로 강제하게 한다. 특히, 중합체 사슬의 바람직한 그래프팅 밀도는 표면으로부터 그래프팅된 중합체 사슬의 길이와 관련된다. 중합체 브러시 형태에 대한 바람직한 안정성을 달성하기 위하여, 사슬들 사이의 간격은 중합체 회전 반경, rg의 2배 미만이다.
평균 브러시간 간격은 바람직하게는 1 nm 이상, 더 바람직하게는 2 nm 이상, 더 바람직하게는 3 nm 이상이다. 평균 브러시간 간격은 바람직하게는 7 nm 이하, 더 바람직하게는 6 nm 이하, 더 바람직하게는 5 nm 이하이다. 평균 브러시간 간격은 더 바람직하게는 1 내지 7 nm, 더 바람직하게는 2 내지 6 nm, 더 바람직하게는 3 내지 5 nm이다. 브러시간 간격은 표면에서의 개시 모이어티(예를 들어, 할라이드)의 평균 밀도로부터 결정될 수 있고, X-선 광전자 분광법을 사용하여 측정될 수 있다.
브러시간 간격은 또한 그래프팅 밀도, 즉 nm2당 중합체 브러시의 개수에 의해 역으로 설명될 수 있다. 더 낮은 브러시간 간격은 더 높은 그래프팅 밀도를 제공한다. 그래프팅 밀도는 바람직하게는 10 nm2당 적어도 1개 브러시, 바람직하게는 4 nm2당 적어도 1개 브러시; 또는 ㎟당 1011개 브러시이다. 더 바람직하게는 그래프팅 밀도는 nm-2당 0.05 내지 2개 사슬의 범위, 더 바람직하게는 nm-2당 0.05 내지 1개 사슬의 범위이다.
바람직한 실시 형태에서, 기재는 날카로운 면도날이고 중합체는 윤활성이다. 이는 유리하게는 면도날의 외부 표면에서의 감소된 마찰 계수를 제공할 수 있다.
면도 보조제와 조합
본 발명의 추가 태양에서, 면도 물품은 개인 케어 조성물과 조합하도록 구성될 수 있다.
이러한 태양에서, 중합체 브러시에는 대전된 측기를 갖는 대전된 단량체가 제공될 수 있으며, 바람직하게는 중합체 브러시는 고분자전해질 브러시이다. 반대 이온을 포함하는 개인 케어 조성물과 조합하여 제공될 때, 특히 우수한 마찰 조정이 달성될 수 있다. 이는 표면들이 함께 밀릴 때 부하의 일부를 지지하고 또한 이온 척력으로 인한 상호맞물림을 방해하는 반대 이온들에 기인하는 것으로 여겨진다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 부품들의 키트가 제공될 수 있는데, 상기 키트는,
Figure pct00008
기재 및 외부 중합체 코팅을 포함하는 면도 물품으로서, 기재는 스테인리스강을 포함하고, 외부 중합체 코팅은 기재에 공유 결합된 중합체 브러시를 포함하고, 상기 중합체 브러시는 대전된 기를 포함하는, 상기 면도 물품; 및
Figure pct00009
중합체 브러시의 대전된 기에 대한 반대 이온을 포함하는 피부학적으로 허용가능한(국소적으로 적용가능한) 면도 조성물을 포함한다.
본 발명의 이러한 태양은 또한 면도 방법을 포함할 수 있는데, 본 방법은,
i) 기재 및 외부 중합체 코팅을 포함하는 면도기 면도날로서, 기재는 스테인리스강을 포함하고, 외부 중합체 코팅은 기재에 공유 결합된 중합체 브러시를 포함하고, 상기 중합체 브러시는 대전된 기를 포함하는, 상기 면도기 면도날을 제공하는 단계;
ii) 중합체 브러시의 대전된 기에 대한 반대 이온을 포함하는 피부학적으로 허용가능한(국소적으로 적용가능한) 면도 조성물을 피부 영역에 적용하는 단계; 및
iii) 상기 피부 영역을 면도기 면도날로 면도하는 단계를 포함한다.
대전된 측기에는 음이온성 기, 예컨대, 카르복실산 기, 설폰산 기, 또는 인산 기, 및/또는 양이온성 기, 예컨대, 아민 기, 피리디늄 기, 설포늄 기 및 양이온성 3차 아민 기가 포함될 수 있다.
피부학적으로 허용가능한 면도 조성물은 면도 용액, 에멀젼(유중수(water in oil) 또는 수중유(oil in water) 에멀젼 등), 겔, 폼, 또는 유사물 중 임의의 것이다. 면도 조성물은 세척성 계면활성제, 물, pH 조절제, 보습제, 개인 케어 효과제, 추진제, 및 통상 사용되는 성분을 포함할 수도 있다.
일 실시 형태에서, 중합체 브러시는 쯔비터이온성이고, 바람직하게는 쯔비터이온성 측기를 포함한다. 그러한 실시 형태에서, 마찰 조정은 단지 물에 의해 달성될 수 있는데, 이는 마찰 조정을 돕기 위하여, 음이온성 또는 양이온성 브러시 중합체에서 흔히 있듯이, 반대이온이 필요하지 않을 수 있기 때문이다. 브러시와 피부 및/또는 모발 사이의 물 층은 윤활을 돕는다.
본 발명의 특징 및 이점이 하기 도면을 참조하여 이해될 것이다.
도 1은 다양한 코팅된 면도기 면도날과 연관된 절단력의 그래프이다.
도 2는 절단 사이클 동안 강철 면도날에 대한 마찰 계수 발달의 그래프이다.
도 3은 카트리지 유닛 및 손잡이를 갖는 습식 면도기의 개략 정면도이다.
도 3a는 청구항 1의 습식 면도기의 개략 배면도이다.
도 4는 본 발명의 면도날 에지의 요소의 개략 확대도이다.
도 5는 도 3의 면도날로서, 그 위에 중합체 브러시 층이 그래프팅된 상기 면도날의 개략 확대도이다.
도 6은 기재로서, 그로부터 중합체 브러시가 그래프팅된 상기 기재의 개략도이다.
하기는 단지 예로서 그리고 도면을 참조하여 주어진 본 발명의 태양 및 특징에 대한 설명이다.
실시예
하기 실시예는, 단지 예시로서, 스테인리스강 기재로부터 그래프팅된 중합체 브러시 시스템을 보여준다.
스테인리스강 기재는 10 × 10 mm 정사각형으로 레이저 절단된 스테인리스강 시트(두께 5 mm, Fe/Cr-13, AEB-L 등급)였다.
하기 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 3에서는, 펜타플루오로프로필 아크릴레이트(PFA), 헵타데카플루오로데실 아크릴레이트(HFA), 및 2-(2-메톡시에톡시)에틸 메타크릴레이트(MEO2MA)의 단량체를 포함하는 중합체 브러시가 설명된다.
실시예 4 및 실시예 5에서는, 2층 공중합체 브러시의 부가가 실시예 1 및 실시예 2의 생성물로부터의 2-(2-메톡시에톡시)에틸 메타크릴레이트(MEO2MA)의 그래프팅에 의해 설명된다.
기재 준비
스테인리스강의 4개의 10×10×5 mm 블록을 폴리싱하고 세정하였다. 이어서, 이들을 UV-오존 클리너 내에서 25분 동안 노출시켜 탄화수소 오염물을 제거하고 표면 하이드록시 기 농도를 증가시켰는데, 개시제 화학종이 나중에 이와 반응할 수 있다.
그 후, 스테인리스강 샘플을 하기와 같이 BTPAm 개시제로 작용화시켰다. 3 부피부의 개시제를 10 부피부의 메탄올에 첨가하고, 2분 동안 교반함으로써 분산시키고, 이어서 87 부피부의 탈이온수를 첨가하였다. 탁한 용액이 투명하게 변할 때까지(약 1시간) 혼합물을 40℃에서 교반하였다. 이어서, 투명 용액을 실온으로 냉각시켰다.
이어서, 잘 세정된 스테인리스강 기재를 주위 온도에서 30분 동안 개시제 용액 내에 침지시켜 개시제를 고정시켰다. 스테인리스강 기재를 개시제 용액으로부터 꺼내고, N2의 가압된 스트림 하에서 건조시키고, 이어서 오븐 내에서 60℃로 60분 경화시켰다. 경화 후, 샘플을 메탄올 및 물로 헹구고, N2로 건조시켰다.
실시예 1 - P(HFA) 브러시 합성
50 ml 플라스크를 교반 막대로 충전하고 단량체 헵타데카플루오로데실 아크릴레이트(HFA)(6 ml, 9.82 g, 19.0 mmol)를 측정하여 플라스크 내에 넣었다. 이에 18 ml의 DMF를 TDA 리간드(0.301 ml, 304.5 mg, 0.94 mmol)와 함께 첨가하였다. 일단 이것이 FeBr3(11.9 mg, 0.04 mmol)를 1분 정도 교반한 후에 완전히 분산되었으면, 불활성화제를 삽입하였다. 플라스크를 밀봉하고, 110℃에서 교반하고, 질소로 30분 동안 퍼징하였다. 30분 후, FeBr2(65.7 mg, 0.305 mmol)를 플라스크에 첨가하고, 이어서 이를 재밀봉하고 추가 30분 동안 퍼지하도록 두었다.
시약의 탈기 동안, BTPAm-작용화된 기재를 시험 튜브 내에 넣어, 폴리싱되고 작용화된 면이 상향으로 향하는 것을 확실하게 하였다. 이러한 튜브를 밀봉하고 반응 스테이션에 넣었다. 몇몇 배기 및 질소 재충전 사이클을 수행하고, 최종적으로 질소 하에 튜브를 남겨서, 모든 튜브가 불활성 분위기를 포함하는 것을 확실하게 하였다.
일단 탈기되면, 가열된 시약 혼합물 용액을 질소 퍼징된 주사기 내로 인출하고, 2 ml를 개시된 기재를 포함하는 각각의 튜브 내로 조심스럽게 주입하고 110℃로 열을 가하였다.
중합 후, 뚜껑을 튜브로부터 개방하고, 용액을 조심스럽게 부어서 반응을 중지시키고, 샘플을 제거하여 상향으로 그래프팅된 표면과의 최소 접촉을 확실하게 하였다.
각각의 샘플을 충분히 그리고 고온 ααα-트라이플루오로톨루엔으로 헹구고, 그 안에서 초음파 처리한 후 N2 유동 하에서 송풍 건조시켰다.
이러한 방식으로, 반플루오르화된 층을 기재에 성공적으로 첨가하여 PTFE 코팅을 모방하고 금속 표면으로부터 물을 밀어내도록 작용하는 내부식성 층을 형성하였다.
실시예 2 - P(PFA) 브러시 합성
하기와 같이 각각 단량체 및 용매에 대한 변경된 부피를 제외하고는 실시예 1 P(HFA)와 같이 합성 반응을 수행하였다: 펜타플루오로프로필 아크릴레이트(PFA)(2.91 ml, 3.84 g, 19.0 mmol) 및 DMF(21.09 ml).
이러한 방식으로, 반플루오르화된 층을 기재에 성공적으로 첨가하여 PTFE 코팅을 모방하고 금속 표면으로부터 물을 밀어내도록 작용하는 내부식성 층을 형성하였다.
실시예 3 - P(MEO2MA) 브러시 합성
실시예 1 및 실시예 2에 대한 동일한 절차를 사용하여 P(MEO2MA) 중합체 사슬의 첨가를 수행하였다.
이를, 마찰의 감소로 이어지는 높은 하중 지지 특성을 야기하는 것으로 여겨지는 친수성 수팽윤성 층으로서 사용하였다.
실시예 4 - P(PFA-b-MEO2MA) 블록 공중합체 브러시 합성
기재가 실시예 1에서와 같이 P(PFA)로 사전그래프팅된 것을 제외하고는 실시예 3의 단일 블록 합성을 위한 동일한 절차를 사용하여 P(MEO2MA)를 포함하는 제2 중합체 블록의 첨가를 수행하였다.
실시예 5 - P(HFA-b-MEO2MA) 블록 공중합체 브러시 합성
기재가 실시예 2에서와 같이 P(HFA)로 사전그래프팅된 것을 제외하고는 실시예 3의 단일 블록 합성을 위한 동일한 절차를 사용하여 P(MEO2MA)를 포함하는 제2 중합체 블록의 첨가를 수행하였다.
비교예 - SS 상의 그래프팅된 플루오르화 층을 산업 표준 PTFE 코팅과 비교하기 위하여, 스테인리스강 기재를 동일한 예비작용화 절차를 사용하여 준비하고 PTFE로 코팅하였다. 폴리싱된 스테인리스강 블록에 PTFE의 수성 분산물을 분무하였다. 이를 산소의 존재 하에서 이온화 방사선에 노출시켜서 과량의 PTFE를 제거하였다. 이어서, 층을 305℃ 내지 470℃에서 소결하였다.
세실 드롭(Sessile drop) 방법을 사용하여 개질된 기재의 접촉각 측정을 수행하였다. 접촉각 측정은 표 1에 나타낸 바와 같이 표면의 성공적인 개질을 나타내었다.
[표 1]
Figure pct00010
SS = 스테인리스강
98.3
Figure pct00011
및 119.2
Figure pct00012
로 각각 측정된 고도로 소수성인 값으로 인해 표면에 대한 P(PFA) 및 P(HFA) 부착이 발생했음이 명백하다. P(PFA-b-MEO2MA)에 대한 23.0
Figure pct00013
의 감소된 접촉각 및 P(PFA-b- MEO2MA)에 대한 46.9
Figure pct00014
의 감소된 접촉각은 친수성 외부를 나타낸다. 개시된 스테인리스강 상의 P(MEO2MA)의 단일 블록을 갖는 실시예 3은 52.6
Figure pct00015
의 접촉각을 제공하였고, 따라서 또한 친수성이었다. PTFE 코팅된 샘플은 118.3
Figure pct00016
의 접촉각을 나타내었으며, 이는 P(HFA)(119.2
Figure pct00017
)가 PTFE에 대해 유사한 정도의 소수성을 보여줄 수 있다는 것을 나타낸다.
면도날에 대한 적용
상기 실시예 1 내지 실시예 5에서 논의된 것과 동일한 기법을 사용하여, 중합체 브러시를 스테인리스강 면도기 면도날 기재로부터 그래프팅하였다. 하기 중합체 브러시를 갖는 면도기 면도날을 시험하였다: 블록 공중합체 TFA 및 PMO; PFA 및 PMO; PFS 및 PMO; HFA-PMO; PMO; PFS; PFA; TFA; 및 HFA.
도 1은, 코팅되지 않은 스테인리스강 기재 및 산업 표준 적용된 PTFE와 비교하여, 처리된 면도기에 대한 절단력 결과를 보여준다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 모든 처리된 면도날은 코팅되지 않은 스테인리스강에 비해 감소된 절단력을 나타내었으며, HFA의 중합체 브러시는 표준 PTFE와 비교할 수 있을 만큼 잘 작동하였다.
커터 힘은 에지를 갖는 면도날을 제공하는 단계; 섬유를 보유하기 위한 섬유 마운트(mount)를 제공하는 단계; 상기 섬유 마운트에 연결된 센서를 제공하는 단계; 섬유를 향해 면도날을 이동시켜서 섬유를 절단하는 단계; 및 섬유에 대한 절단력을 센서로 측정하는 단계를 포함하는 방법에 의해 측정될 수 있다. 그러한 시험은 미국 특허 출원 공개 제2011/0214493호에 기재되어 있고, 그의 내용이 본 명세서에 참고로 포함되어 있다.
도 2는 습윤 동안 실온에서, 그리고 마이크로마찰측정법(Microtribometry)을 이용하여 종래의 PTFE 코팅으로 코팅된 스테인리스강 기재 및 P(HFA)의 중합체 브러시로 코팅된 스테인리스강 기재에 대한 지속적인 마찰 시험의 결과를 보여준다. 시험에서는 50회의 로딩 및 언로딩 사이클을 기재에 대해 가하였다.
도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 종래의 PTFE 코팅된 기재의 마찰 계수는 신속하게 증가하는데, 이는 각각의 시험 사이클에 의한 윤활 PTFE 코팅에 대한 손실 또는 손상을 시사한다. 이는 더 다수의 시험 사이클 동안 낮은 마찰 계수를 유지하는 SS-P(HFA) 기재와 대조적이다.
앞서 논의된 바와 같이, 본 발명은 면도 물품에 적용가능하다. 바람직한 면도 물품은 절단 요소, 특히 습식 면도기의 면도기 면도날, 또는 전기 건식 면도기의 커터 요소일 수 있다. 다른 바람직한 면도 물품은 비절단 요소, 특히 습식 면도기 내의 면도날 클립, 또는 전기 건식 면도기 내에 배치된 포일의 외부 또는 내부 표면일 수 있다.
도 3을 참조하면, 습식 면도기(20)의 정면도는 대체적으로 손잡이(24)에 부착된 면도 또는 카트리지 유닛(22)을 포함하는데, 이때 면도 유닛(22)은 하나 이상의 면도날(21)(예컨대, 5개의 면도날이 도시됨)을 갖고 그의 각각은 날카로운 에지(21a)를 갖고 스테인리스강을 포함한다. 캡(23) 및 가드(25)가 또한 면도 유닛(22) 내에 포함될 수 있는데, 캡(23)은 바람직하게는 그에 부착된 윤활 스트립 또는 면도 보조제 복합물(23a)을 포함한다. 면도 유닛(22)은 또한, 바람직하게는 경질 플라스틱으로 제조된 프레임 또는 하우징(26)을 포함한다. 이러한 특정 면도 유닛(22)에는, 면도 유닛(22)의 주연부 둘레에 배치되는 윤활 링(28)이 또한 존재한다. 윤활 링(28)은 대체적으로 수용성 및 수불용성 중합체로 구성될 수 있다. 카트리지 유닛(22)은 면도날이 무뎌진 경우 새로운 카트리지 유닛(22)이 손잡이에 결합될 수 있도록 면도기 손잡이(24)로부터 결합 및 결합해제되도록 구성될 수 있거나, 면도날이 무뎌진 경우 전체 면도기(10)가 폐기되도록 손잡이(24)와 일체일 수 있다.
도 3a는 바람직하게는 개별 면도날을 지지하는 데 사용되는 금속 또는 플라스틱 유닛일 수 있는 면도날 지지 유닛(27)과 함께 프레임(26)의 후방 면을 보여주는 면도기(20)의 반대편 또는 후방 면을 도시한다. 면도날 지지부(27)는 바람직하게는, 면도날(21)이 내부에 삽입되고 지지부(27)의 양 단부 상에 한 쌍의 면도날 클립(29)에 의해 유지된 후에 프레임(26)의 개구 내에 배치될 수 있다. 또한 도 2a에는 카트리지 유닛(22)을 손잡이(24)에 연결하는 구조물인 카트리지 연결 구조물(30)이 도시되어 있다. 구조물(30)은 손잡이(24)의 일부일 수 있거나 카트리지 유닛(22)의 일부일 수 있다.
면도기의 특정 실시 형태가 도 3 및 도 3a에 도시되어 있지만, 임의의 면도기 구성 유형이 본 발명에서 고려된다.
본 발명에 따르면, 면도기 면도날 에지(21a), 면도기 면도날(21), 면도날 클립(29), 및/또는 면도날 지지부(27)는, 본 발명에 따른 스테인리스강 기재 및 그러한 면도 물품의 표면의 하나 이상의 부분으로부터 그래프팅된 중합체 브러시의 코팅을 포함한다.
도 4를 참조하면, 면도기 면도날 에지(21a)가 있다. 면도기 면도날 에지(21a)는 면도날 몸체(51), 팁(54)에서 교차하여 면도날 에지(21a)를 형성하는 2개의 플랭크(53) 각각에 대한 2개의 사면(56)을 포함한다.
면도날 영역(60) 또는 날카로운 기재, 및 특히 도 3의 면도날 에지(21)의 면도날 몸체 영역(51) 및 면도날 에지(21a)의 개략도가 도 4에 도시되어 있다.
중합체 브러시 층(62, 64)이 기재(52)의 몸체(51) 및 플랭크(53)로부터 그래프팅된다. 도 5에서, 중합체 브러시 층(62, 64)은 도시된 바와 같이 기재 상에 직접 침착될 수 있거나, 하나 이상의 중간층, 하나 이상의 접착 층 및/또는 하나 이상의 오버코트 층(도시되지 않음)과 같은, 기재(22) 상에 이미 침착된 하나 이상의 다른 층의 상부에 침착될 수 있다. 예를 들어, 기재의 스테인리스강 베이스 또는 코어는, 일반적으로 다이아몬드, 비정질 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소(DLC) 재료, 질화물, 탄화물, 산화물, 및 세라믹과 같은, 경도 및 내부식성을 위한 무기 재료의 층으로 코팅될 수 있으며, 이는 중간 층의 일부 또는 전부를 형성할 수 있으며, 중간 층 상에 중합체 브러시 층이 제공된다.
본 발명은 추가로, 중합체 브러시가, 면도기 면도날 표면에 결합된 것에 더하여 또는 그에 대안으로, 면도날 클립(29)과 같은 임의의 다른 면도기 구성요소 상에 또한 제공되는 것을 고려한다. 클립(29)은 대체적으로 금속으로 제조된다. 금속은 스테인리스강으로 구성될 수 있지만, 또한 알루미늄일 수 있다. 면도 경로를 따르는 미끄러짐, 편안함, 청정도 등의 면도 편의는, 대체적으로 카트리지의 좌측 및 우측에 배치되는 클립(29)의 상부 표면 상에 중합체 브러시(예를 들어, 윤활 중합체 브러시 또는 항균 브러시)를 부가함으로써 증대될 수 있다.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값과, 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 둘 모두를 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하는 것으로 의도된다.
본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며, 어떠한 문헌의 인용도 본 발명에 대한 종래 기술로 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우, 본 명세서의 그 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선한다.
본 발명의 특정한 실시 형태가 예시되고 설명되었지만, 다양한 다른 변경과 수정이 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 청구범위에서 포함하고자 한다.

Claims (16)

  1. 면도 물품을 제조하는 방법으로서,
    상기 면도 물품은
    스테인리스강을 포함하는 기재; 및
    중합체 브러시(brush)를 포함하는 중합체 코팅을 포함하고, 상기 방법은,
    a. 상기 기재를 제공하는 단계;
    b. 상기 기재 상의 표면 모이어티와 화학적으로 반응성인 앵커 기(anchor group), 및 중합 개시제 기를 포함하는 개시 화학종을 제공하는 단계;
    c. 상기 앵커 기를 상기 기재의 표면 모이어티와 반응시키는 단계;
    d. 상기 중합 개시제와의 중합에 대해 반응성인 단량체를 제공하는 단계; 및
    e. 상기 단량체를 상기 개시 화학종의 개시제 기와 중합시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 a.에서의 상기 기재는 하이드록시 기 또는 옥소 기, 바람직하게는 하이드록시 기를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 바람직하게는 오존의 존재 하에서의 UV에 의한 처리에 의해, 단계 c. 전에 하이드록시 기 및/또는 옥소 기의 표면 밀도를 증가시키도록 상기 기재를 처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 앵커 기는 하이드록시 기 및/또는 옥소 기와 반응성이며, 바람직하게는 상기 앵커 기는 아크릴레이트 기, 하이드록시 기, 실란 기, 및 포스폰산 기로 이루어진 군으로부터 선택되고, 바람직하게는 상기 앵커 기는 알콕실실란 기 및 할라이드 실란 기로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 앵커 기는 화학식 -Si(OR)3를 갖는 알콕시실란 기이고, 여기서 R은 저급 알킬 기, 바람직하게는 CH3 또는 C2H5인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합 개시제 기는 알킬 할라이드이며, 바람직하게는 상기 할라이드는 Br 및 Cl로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개시 화학종은 2-브로모-2-메틸-N-(3-(트라이에톡시실릴)프로필) 프로판아미드를 포함하는 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 중합 단계 e.는 원자 전달 라디칼 중합을 수반하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단량체는 플루오르화 중합체, 바람직하게는 펜타플루오로스티렌, 펜타플루오로프로필 (메트-)아크릴레이트, 트라이플루오로에틸 (메트-)아크릴레이트, 헵타데카플루오로데실 (메트-)아크릴레이트 및/또는 이들의 혼합물을 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단량체는 폴리옥시알킬렌 (메트-)아크릴레이트, 바람직하게는 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 메타크릴레이트, 2-(2'-메톡시에톡시)에틸 아크릴레이트, 2-((2'-메톡시에톡시)에톡시)에틸 메타크릴레이트 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 단계 d. 및 단계 e.에서, 블록 공중합체가 생성되고, 상기 블록 공중합체는 바람직하게는 근위(proximal) 소수성 블록 및 원위(distal) 친수성 블록을 갖는, 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 방법에 의해 획득가능한, 면도 물품.
  13. 면도 물품으로서,
    스테인리스강을 포함하는 기재; 및
    상기 기재로부터 그래프팅된 중합체 브러시를 포함하는 중합체 코팅을 포함하는, 면도 물품.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중합체 브러시는 플루오르화 단량체, 알콕실화 단량체, 및/또는 이들의 혼합물 중 임의의 것을 포함하는, 면도 물품.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 중합체 브러시는 5 nm 내지 200 nm의 평균 길이를 갖는, 면도 물품.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중합체 브러시의 그래프팅 밀도는 nm-2당 0.05개 이상의 사슬, 그리고 바람직하게는 nm2당 1개 이하의 사슬인, 면도 물품.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686497C2 (ru) * 2014-04-24 2019-04-29 Конинклейке Филипс Н.В. Устройство для личной гигиены, имеющее скользящую поверхность
JP6973719B2 (ja) * 2018-09-19 2021-12-01 大日精化工業株式会社 表面改質基材の製造方法及び検査方法
EP3639991A1 (en) * 2018-10-19 2020-04-22 Edgewell Personal Care Brands, LLC Razor blade and method of making it
JP7435978B2 (ja) 2020-07-20 2024-02-21 国立大学法人京都大学 熱交換器及び冷凍サイクル装置
US20230373120A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 The Gillette Company Llc Method of coating a razor blade
US20230373121A1 (en) * 2022-05-20 2023-11-23 The Gillette Company Llc Non-fluorinated organic coating material for a razor blade
CN115478268B (zh) * 2022-08-04 2024-01-05 江阴市华昌不锈钢管有限公司 一种大口径不锈钢无缝钢管生产工艺

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6684513B1 (en) 2000-02-29 2004-02-03 The Gillette Company Razor blade technology
FR2871162B1 (fr) * 2004-06-02 2007-06-29 Univ Paris 7 Denis Diderot Materiau de surface modifiee, son procede de preparation et ses utilisations
WO2008123957A2 (en) 2007-04-04 2008-10-16 Aculon, Inc. Coated cutting tool
JP5436988B2 (ja) * 2009-09-07 2014-03-05 国立大学法人九州大学 摺動部材
US9255858B2 (en) 2010-03-03 2016-02-09 The Gillette Company Method for measuring fiber cutting force
US11148309B2 (en) 2013-06-05 2021-10-19 The Gillette Company Llc Razor components with novel coating
RU2686497C2 (ru) 2014-04-24 2019-04-29 Конинклейке Филипс Н.В. Устройство для личной гигиены, имеющее скользящую поверхность

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