Brevet FR2096759A1 — publié le 19720225

La présente invention concerne la fabrication des lames de rasoir. Les lames de rasoir sont habituellement fabriquées à partir d'acier trempé en feuilles d'une épaisseur comprise 5 en général entre 38 microns et 380 microns, un bord ou les deux bords étant affûtés avec un angle de tranchant compris entre 14° et 35° et de préférence entre 18° et 26°. Les faces du côté de ces tranchants s'étendent à partir du fil sur une distance pouvant atteindre 2,5 mm ou même plus, et ces côtés peuvent 10 comporter deux ou plus de deux surfaces appelées des facettes formés par des opérations successives de rectification, ces facettes s'intersectant le long de zones d'une façon générale parallèles au fil. La dernière facette, c'est-à-dire celle immédiatement voisine du fil, peut avoir une largeur ne dépassant 15 pas 7»5 microns, ou une largeur encore inférieure et l'épaisseur O du fil est en général inférieure à 6.000 A et de préférence à O 2.500 A. En raison de' cette finesse, le fil est extrêmement exposé à être détruit par rupture mécanique et par corrosion. Les caractéristiques de rasage des lames de rasoir 20 ont été nettement améliorées ces dernières années par des revêtements en polymèrei^que les polyfluoroolêflnes décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3.071.856 adhérant fermement sur les bords des tranchants. Comme l'application de ce revêtement nécessite que le tranchant des lames soit porté à des tem-25 pératures élevées ( de l'ordre de 260°C à 430°C ), les lames doivent être en acier ayant une grande résistance mécanique et résistant au recuit à une température élevée. Il a été proposé aussi d'appliquer sur le tranchant affûté de la lame de rasoir un film en matière résistant à la 30 corrosion telle que l'or, le rhodium, le chrome, le bioxyde de silicipm, l'oxyde d'aluminium, les alliages de métaux nobles et des matières analogues, par exemple par dépôt à partir d'une vapeur ou par bombardement ionique, avant l'application du revêtement en polyfluorooléfines. Ces films ou couches minces ont O 35 de préférence une épaisseur comprise entre 50 et 500 A, les meilleurs résultats étant obtenus avec des épaisseurs comprises o entre 100 et 400 A. Les bords tranchants portant ces revetements 71 18505 2 2096759 sont capables de supporter les températures élevées utilisées pour l'application du polyfluorooléfine sans perte excessive de la trempe, mais d'autre part ont aussi une résistance supérieure à la corrosion et augmentent la durée d'utilisation et 5 la qualité pour le rasage. Il est cependant nécessaire que ces dépôts adhérent d'une façon satisfaisante aux bords en acier du tranchant afin qu'ils n'aient pas tendance à se détacher des bords du tranchant sous l'action des frottements résultant du rasage. 10 Différents aciers permettent d'obtenir des ébau ches convenables pour lames de rasoir. Des exemples de compositions d'acier sont les suivants : Composition (%) c Çr Mo Si M. 1,25 0,2 — 0,2 — —i O o 6,0 — -1,4 . — 0,96 13,9 — 0,3 — 0,65 10,5 1,0 0,3 — 0,58 14,0 — 0,3 —, 0,40 13,5 1,25 0,3 — 0,09 17.0 0,70 1,2 8,0 Les aciers au carbone et à faible teneur en chrome (jusqu'à 9% de chrome) sont cependant plus difficiles à rendre récepteurs de ces revêtements que les aciers inoxydables et il est particulièrement difficile de rendre récepteurs pour ces revêtements les aciers pour lames de rasoir contenant essentiellement environ 0,5 à environ 1,4% de carbone, environ 2 à 9% de chrome, environ 0,7 à environ 2% de silicium et 0,0 à environ 1% de manganèse, le reste étant pratiquement du fer. La préparation 30 ou " nettoyage n électrique, par exemple par décharge luminescente en courant continu, qui a été utilisée pour préparer les bords des lames en acier inoxydable est moins1efficace dans le cas des aciers au carbone et à faible teneur en chrome. L'adhérence des revêtements aux aciers ainsi préparés est moins bonne 35 que pour les aciers inoxydables, et de plus quand les lames sont préparées en fabrication de série sous la forme d'une pile de plusieurs milliers de lames, il est constaté une irrégularité de 71 18505 3 2096759 préparation d'après la position des lames dans la pile. La présente invention a pour objet un procédé permettant de faire adhérer fermement un film de matière résistant à la corrosion d'une façon uniforme sur les bords 5 affûtés des lames de rasoir en acier contenant 9% de chrome ou à teneur inférieure en chrome. L'invention a aussi pour objet un procédé pour faire adhérer fermement un film de matière résistant à la corrosion d'une façon uniforme contrôlée sur les bords affûtés 10 des lames de rasoir en acier contenant essentiellement environ 0,5 à 1,4% de carbone, environ 2 à 9% de chrome, environ 0,7 à environ 2% de silicium, et 0,0 à environ 1% de manganèse, le reste étant pratiquement du fer. L'invention a aussi pour objet de rendre un 15 acier de lame de rasoir contenant 9% de chrome ou ayant une teneur inférieure en chrome plus réceptif du point de vue de l'adhérence pour un film de matière résistant à la corrosion appliqué sur l'acier par dépôt à partir d'une vapeur, par bombardement ionique ou d'une façon analogue. L'invention a aussi 20 pour objet un nouveau traitement des lames de rasoir fabriquées en série pour rendre les bords affûtés d'un grand nombre de lames de rasoir uniformément réceptifs pour l'application d'un film résistant à la corrosion. Le procédé selon l'invention pour préparer le 25 bord affûté d'une lame de rasoir en acier contenant 9% de chrome ou ayant une teneur inférieure en chrome pour permettre l'adhérence d'un film résistant à la corrosion consiste (1) à former une pile de lames appliquées les unes contre les autres de façon que les tranchants soient alignés, (2) à placer cette pile de 30 lames dans un gaz non réactif sous une pression d'environ 1 à 500 microns, (3) à connecter la pile de lames à une borne d'une source de courant électrique haute fréquence, (4) à connecter un élément ayant une surface conductrice de l'électricité exposée aussi au gaz non réactif à la source de courant électrique 35 haute fréquence, (5) à établir au moyen de cette source de courant une tension suffisante pour la production d'ions gazeux entre la pile de lames et la surface conductrice, (6) à bombarder 71 18505 4 2096759 les bords exposés des lames par ces ions gazeux, et (7) à prolonger ce bombardement jusqu'à ce que les surfaces des bords exposés des lames aient reçu une énergie totale d'au o moins 1,55 Wmn/cm . Un film mince de matière résistant à la 5 corrosion est ensuite appliqué sur les bords préparés des lames par dépôt à partir d'une vapeur, bombardement ionique ou d'une façon analogue.L'adhérence de ce film au bord affûté des lames est supérieure à l'adhérence pouvant être obtenue par d'autres procédés. 10 Les raisons et les mécanismes permettant l'amé lioration de l'adhérence selon l'invention ne sont pas entièrement compris. Il a été suggéré que l'adhérence supérieure peut résulter de l'enlèvement de matières diélectriques, telles que des oxydes, de la surface du bord de la lame en acier à 15 faible teneur en chrome. Cependant, les lames en acier inoxydable ont aussi des couches d'oxydes quipeuvent ne pas être enlevées par d'autres procédés de préparation, par exemple par décharge luminescente en courant continu et cependant ces procédés de nettoyage établissent des bords de lames en acier 20 inoxydable permettant une excellente adhérence du revêtement. De plus, des résultats satisfaisants plus uniformes sont obtenus par le traitement d'acier pour lames de rasoir contenant essentiellement environ 0,5 à environ 1,4$ de carbone, environ 2 à 9% de chrome, environ 0,7 à environ 2$ de silicium et 0,0 25 à environ 1% de manganèse, le reste étant pratiquement du fer et plus particulièrement contenant environ 1$ de carbone, environ 6% de chrome, environ 1,4$ de silicium et 0,0 à environ 1$ de manganèse, le reste étant pratiquement du fer. Les caractéristiques de l'invention ressortiront 30 plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est une coupe schématique d'un appareil selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, et la figure 2 est une vue schématique en perspec-35 tive d'une pile de lames avec les bords exposés. La figure 1 représente schématiquement un appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Cet appareil 71 18505 5 2096759 contient une pile de lames de rasoir 10 monté dans une chambre de pression 12 qui contient un gaz non réactif qui est évacué continuellement par une pompe 14 pour maintenir dans la chambre une basse pression convenable. Une source convena-5 ble 16 de chrome ou d'une autre matière résistant à la corrosion est aussi montée dans la chambre. La pile de lames 10 et la source 16 sont connectées par des conducteurs 20 et 24 a un circuit d'adaptation et de commutation 26 qui est connecté à la sortie d'une source de courant haute fréquence 28. La pile 10 de lames 10, la source 16 et les deux conducteurs 20 et 24 sont isolés électriquement de la chambre 2. Le commutateur du circuit 26 est construit pour connecter soit la pile de lames 10 soit la source de métal 16 à la source de courant haute fréquence 28, en connectant l'autre à la masse. Un dispositif de 15 réglage du champ magnétique, par exemple sous la forme d'un jeu de bobines de Helmholtz placées à l'intérieur de la chambre 12 est utilisé de.préférence . Ainsi que le montre la figure 2, les lames sont empilées les unes sur les autres en étant centrées par une bar-20 rette 30. Les lames représentées sont des lames à deux tranchants ayant les dimensions suivantes : longueur 42,67 mm, largeur 21,95 mm, épaisseur 0,10 mm (100 lames par centimètre d'empilage), cette épaisseur étant cependant donnée à titre d'exemple et étant nominalement de 0,1016 mm. 25 Pour les besoins de la description, la surface totale des bords exposés de la lame est définie comme étant le périmètre de la lame (2L1) multiplié par la hauteur totale (h) d'empilage des lames, L étant la longueur de la lame de rasoir et 1 la largeur de la lame de rasoir. 30 Les lames de rasoir du type en ruban continu sont préparées en étant formées en rouleaux, le rouleau étant formé en enroulant une longueur de ruban représentant un grand nombre de lames de façon que les surfaces des spires soient les unes contre les autres et que les bords affûtés des spires suc-35 cessives soient alignés dans un même plan. Pour préparer les bords exposés des lames, le circuit d'adaptation et de commutation 26 est actionné pour que la source de métal 16 soit connectée à la masse. Le dispositif 71 18505 6 2096759 d'alimentation en courant haute fréquence 28 établit une tension à travers l'intervalle entre la pile de lames 10 et la source 16, la distance étant suffisante pour la formation d'ions gazeux bombardant la pile de lames à la fréquence du 5 courant haute fréquence pour la préparation des surfaces. Quand les bords des lames ont été suffisamment préparés, le commutateur du circuit 26 est inversé pour que la pile de lames 10 soit connectéeà la masse et que la source 16 soit connectée à l'alimentation haute fréquence 28. Le circuit d'alimentation 10 haute fréquence 28 est ensuite mis en marche à nouveau pour établir une tension entre l'empilage 10 et la source 16 pour la production d'ions gazeux bombardant la source 16 et déposant un revêtement résistant à la corrosion sur les bords des lames O de la pile 10 sur une épaisseur inférieure à 600 A . 15 Quand le revêtement a été déposé sur l'es bords d'un côté des lames, la pile des lames est tournée de 180° pour le dépôt du revêtement sur les autres bords. Une plage préférée des fréquences pour le dispositif d'alimentation haute fréquence 28 est d'environ 2 à 27 MHz, 20 13,56 MHz étant une fréquence courante commercialement. Une durée de bombardement acceptable du point de vue commercial est comprise entre 2 et 10 minutes. La tension doit être suffisante pour produire des ions gazeux dans l'espace compris entre la pile des lames 25 et l'élément à la masse contenu dans la chambre. Cette tension dépend par exemple des caractéristiques du gaz, par exemple de la nature du gaz et de sa pression ainsi que de la forme et des dimensions de la chambre. Cependant, la tension ne doit pas être suffisamment élevée pour provoquer un surchauffage 30 pouvant endommager les tranchants deçflames. De même l'intensité du courant ne doit pas être suffisamment élevée pour endommager les lames, mais conjointement avec la tension, elle doit être suffisante pour obtenir la puissance convenable pour le nettoyage des lames en un temps convenable. 35 La préparation convenable des bords des lames est une fonction complexe delà puissance, du temps et de la surface exposée, des lames de la pile. Un minimum de 1,55 Wmn/cm est 71 18505 ? 2096759 typiquement nécessaire pour une préparation convenable des bords exposés des lames. Des gaz suffisamment non réactifs dans le milieu environnant excité sont les gaz inertes et l'hydrogène. 5 En général la pression du gaz doit être suffisamment basse pour qu'il n'y ait pas de court-circuit entre la pile de lames et l'élément conducteur, et en moyenne elle doit être supérieure pour les molécules de gaz de dimensions les plus faibles. Dans le cas de l'hydrogène, les pressions comprises 10 environ entre 100 et 500 microns conviennent, 300 à 400 microns étant une limite supérieure préférable. Pour des gaz inertes tels que l'argon, des pressions pouvant descendre jusqu'à un micron ( ou même moins avec une aide magnétique spéciale) et pouvant atteindre 500 microns peuvent convenir, la pla-15 ge préférable des pressions étant comprise entre 5 et 50 microns et mieux entre 5 et 20 microns. Parmi les aciers à faible teneur en chrome pouvant être préparés de façon satisfaisante pour recevoir des revêtements résistant à la corrosion par le procédé selon l'in-20 vention peuvent être cités les aciers " au carbone " et les aciers contenant environ 2 à 9% de chrome, environ 0,1 à environ 1,4$ de carbone, environ 0,7 à environ 2,0$ de silicium et 0,0 à environ 1$ de manganèse, le reste étant pratiquement du fer ( avec de faibles quantités d'impuretés non alliées 25 existant habituellement dans ces aciers ). Un acier avantageux pour lames de rasoir, qui est rendu encore plus utile en utilisant la présente invention est un acier contenant 4 à 8$ de chrome, environ 0,7 à 1,2$ de carbone, environ 0,9 à 1,6$ de silicium et 0,0 à 1$ de manganèse, et en particulier un acier 30 contenant environ 1$ de carbone, environ 1,4$ de silicium, envirdn 6$ de chrome et environ 0,75$ de manganèse, le reste étant pratiquement du fer. Des matières résistant à la corrosion pouvant être déposées sur les bords des lames préparées selon l'inven-35 tion sont par exemple le rhodium, le bioxyde de silicium, l'oxyde d'aluminium, les alliages d'un métal noble tel que le platine et un métal augmentant la résistance tel que le chrome. 71 18505 8 2096759 Après la formation du film résistant à la corrosion et adhérant fermement, les bords des tranchants peuvent de plus recevoir un revêtement en polymère. Des exemples de revêtements convenables sont les gels d'organosiloxanes décrits dans le 5 brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.937.976, les polymères d'hydrocarbures, tels que le polyéthylène, décrits dans le brevet des Etats-Unis d'iimérique n° 3.071.858 et les poly-fluorooléfines tels que décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 3.071.856 précité. Des lames traitées selon la 10 présente invention sont particulièrement utiles dans le cas des revêtements en polymères tels que les polyfluorooléfines qui sont en général polymérisées sur des bords à des températures élevées, par exemple entre environ 285°C et environ 425°C. A titre d'exemple, une pile d'une hauteur de 15 355 mm (environ 3.500 lames) de lames à deux tranchants en acier contenant environ 1$ de carbone, environ 1,4$ de silicium, environ 6$ de chrome et 0,75$ de manganèse, le reste étant pratiquement du fer, a été placé pour un essai dans une atmosphère d'argon sous une pression de 10 microns dans une chambre 12 en 20 acier inoxydable avec une tige de chrome 16. Une source de courant haute fréquence a été connectée entre la pile de lames et la paroi de la chambre, cette paroi étant connectée à la terre. Une puissance de 0,2 kW a été fournie par la source haute fréquence sans qu'il y ait d'énergie réfléchie pendant 6 minutes 25 pour la préparation des bords de lames. La superficie totale p des bords des lames étant d'environ 458 cm , la quantité de 2 courant total par cm de surface exposée des lames a été d'en- p viron 2,64 Wmn/cm . Le commutateur 26 a été ensuite actionné pour 30 connecter la tige de chrome 16 à l'alimentation haute fréquence 28 et la pile de lames 10 à la terre. Il en est résulté le dépôt par bombardement ionique d'une couche d'une épaisseur de O 100 A de chrome sur les bords exposés de lames. La fréquence des mauvais dépôts sur les lames ayant reçu ce revêtement dé-35 terminée par des essais consécutifs de résistance à la corrosion, a été constatée très nettement inférieure à la fréquence de mauvais dépôts sur des lames ayant des bords préparés par 71 18505 9 2096759 décharge luminescente en courant continu pendant la même durée. Une amélioration similaire a été obtenue au cours d'un essai effectué en formant le revêtement résistant à la corrosion sur les bords des lames préparées en utilisant une 5 technique d'évaporation. Suivant un autre exemple précité, une pile de 100 mm de lames à deux tranchants formées en acier du même type a été utilisé pour préparer les bords des lames aussi avec une fréquence de 13,56 MHz et 0,2 kW pendant deux minu- 2 10 tes. La consommation totale de courant par cm de surface exposée des lames a été d'environ 3,1 Wmn/cm . Les bords des lames ainsi préparées ont donné de bons résultats du point de vue adhérence d'un revêtement de chrome formé par bombardement ionique, les résultats étant les mêmes que dans le cas d'une 15 pile de lames d'une épaisseur de 355 mm. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. 71 18505 10 2096759 REVENDICATIONS 1. Procédé pour préparer des bords tranchants de lames de rasoirs en acier contenant au plus 9$ de chrome pour augmenter l'adhérence d'un film résistant à la corrosion ca-5 ractérisé par la connexion d'une source de courant électrique haute fréquence aux lames et à une surface conductrice de l'électricité exposées à un gaz non réactif à une pression d'environ 1 à 500 microns, les lames étant appliquées les unes sur les autres par leurs côtés de façon que les bords affûtés 10 soient alignés, et l'application à partir de la source de courant d'une tension suffisante pour produire des ions gazeux entre les lames et la surface conductrice et pour provoquer le bombardement des bords de lames par les ions jusqu'à ce 2 que ces bords reçoivent un total d'au moins 1,55 Wmn/cm . 15 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le gaz non réactif est un gaz inerte à une pression comprise^environ 5 et 20 microns. 3. Procédé selon revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la fréquence est comprise entre 2 et 27 MHz. 20 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le bombardement est maintenu pendant environ 2 à 10 minutes. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le traitement est effectué succes- 25 sivement sur les deux bords affûtés de lames de rasoir à deux tranchants, par exemple en inversant les positions relatives des deux bords des lames après le traitement de l'un des bords. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que l'acier des lames contient essen- 30 tiellement environ 0j5 à environ 1,4$ et de préférence 0,70 à 0,2$ de carbone, environ 2$ à environ 9$ et de préférence 4 à 8$ de chrome, environ 0,7$ à environ 2$ et de préférence 0,9 à 1,6$ de silicium et 0,0 à environ 1$ de manganèse, le reste étant pratiquement du fer. 35 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la source de courant haute fréquence 71 18505 n 2096759 est connectée consécutivement à une source de matière résistant à la corrosion située dans le gaz non réactif pour le transfert de la matière de cette source pour former un film de cette matière sur les bords préparés des lames. 5 8. Procédé selon la revendication 7 caractérisé en ce que la source de matière et les lames sont connectées successivement et alternativement à la terre pour la préparation et ensuite pour la formation du film sur les bords de lames. 10 9. Procédé selon revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que la matière résistant à la corrosion est appliquée O sur une épaisseur inférieure à 600 A . 10. Procédé selon l'une quelconque des revendica tions 7 à 9 caractérisé par le frittage d'un revêtement de 15 polyfluorooléfine sur le film de matière résistant à la corrosion. t