БРИТВЕННОЕ ЛЕЗВИЕ
RAZOR BLADE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к бритвам и, более конкретно, к бритвенным лезвиям с острыми и износостойкими режущими краями с большим передним профилем вблизи кромки, а также узким профилем на удалении от кромки.
Уровень техники
Бритвенное лезвие обычно сформировано из подходящего материала основы, такого как нержавеющая сталь, и режущий край образован при помощи клинообразной конфигурации с крайней кромкой, имеющей радиус. Твердые покрытия, такие как алмаз, аморфный алмаз, алмазоподобный углеродный - (АПУ) материал, нитриды, карбиды, оксиды или керамика, часто используют для увеличения прочности, устойчивости к коррозии и бреющей способности, сохраняя необходимую прочность и в то же время обеспечивая возможность использования более тонких краев с меньшими силами резания. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) можно использовать для обеспечения снижения трения. Слои из содержащих ниобий или хром материалов могут способствовать увеличению сцепления между основой, обычно нержавеющей сталью, и твердыми углеродными покрытиями, такими как АПУ.
Желательно изменять форму бритвенного лезвия для получения бритвенного лезвия с меньшей силой резания, при этом повышая безопасность и комфорт. Находя идеальную конструкцию края, можно обеспечить лезвие с меньшей силой резания, которое является более безопасным для кожи, что приводит к более комфортному бритью.
Предшествующие лезвия повышали комфорт бритья за счет снижений радиуса кромки лезвия и общего поперечного сечения профиля, снижая дергающие и тянущие усилия, вызванные сбриванием волос. Эти более острые края, однако, требовали специальной реализации, чтобы избежать дискомфорта, связанного с взаимодействиями лезвия и кожи. Также, как следствие утончения профиля наклона лезвия, могут ухудшаться прочность и износостойкость.
Настоящее изобретение решает проблемы приведения в баланс требований меньшей силы резания, повышенной безопасности и повышенного комфорта. Настоящее изобретение обеспечивает кромку лезвия, имеющую более широкий передний профиль вблизи кромки лезвия с большим радиусом кромки лезвия, в то же время сохраняя узкий профиль на удалении от кромки лезвия.
Большой передний профиль вблизи кромки лезвия совместно с узким профилем лезвия на удалении от кромки лезвия обеспечивает край лезвия с небольшой силой резания, который имеет меньшую способность входить в контакт с кожей, позволяя коже скользить относительно кромки без надрезов, порезов или соскабливания. Такое лезвие уменьшает раздражение и повышает комфорт.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение обеспечивает бритвенное лезвие, содержащее основу с покрытием, соединенным с основой, определяя лезвие с покрытием. Лезвие с покрытием имеет режущий край, который определен кромкой лезвия, имеющей радиус кромки лезвия от 50 до 350 ангстрем, предпочтительно от 100 до 300 ангстрем. Лезвие с покрытием содержит пару первых граней, выходящих из кромки лезвия, и пару вторых граней, выходящих из соответствующих первых граней. Лезвие с покрытием имеет угол между гранями от 90° до 135°, расстояние между гранями от 0,38 микрометра до 0,65 микрометра, угол заострения от 5° до 30°. Лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 0,8 до 1,5 микрометров, измеренной на расстоянии 1 микрометр от кромки лезвия.
Предпочтительно лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 1,1 до 1,7 микрометра, измеренной на расстоянии 2 микрометра от кромки лезвия. Предпочтительно лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 1,6 до 2,1 микрометра, измеренной на расстоянии 4 микрометра от кромки лезвия. Предпочтительно лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 0,38 до 0,67 микрометра, измеренной на расстоянии 0,25 микрометра от кромки лезвия. Предпочтительно лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 0,55 до 0,95 микрометра, измеренной на расстоянии 0,5 микрометра от кромки лезвия. Предпочтительно лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 2,66 до 3,16 микрометра, измеренной на расстоянии 8 микрометров от кромки лезвия.
Предпочтительно лезвие с покрытием характеризуется толщиной от 4,06 до 5,06 микрометра, измеренной на расстоянии 16 микрометров от кромки лезвия.
Предпочтительно основа представляет собой мартенситную нержавеющую сталь с плотностью распределения карбидов от 200 до 1000 карбидов на 100 квадратных микрометров, определенной при помощи оптического микроскопического анализа поперечного разреза.
Покрытие может содержать адгезивный слой, соединенный с основой. Адгезивный слой может содержать ниобий.
Покрытие может содержать твердый покрывающий слой, соединенный с адгезивным слоем. Твердый покрывающий слой может содержать аморфный материал, содержащий углерод.
Покрытие может содержать внешний покрывающий слой, соединенный с указанным твердым покрывающим слоем. Внешний покрывающий слой может содержать хром.
Вещество с низким коэффициентом трения может быть нанесено на внешний покрывающий слой. Материал с низким коэффициентом трения может содержать полимер. Материал с низким коэффициентом трения может содержать политетрафторэтилен.
Краткое описание чертежей
Хотя описание заканчивается формулой изобретения, в которой особо указывается и ясно заявляется объект, рассматриваемый в качестве настоящего изобретения, считается, что настоящее изобретение будет более полно понято из следующего описания в сочетании с приложенными графическими материалами.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение, показывающее бритвенное лезвие настоящего изобретения.
На фиг. 2 представлено схематическое изображение бритвенного лезвия фиг. 1.
На фиг. 3 представлено схематическое изображение бритвенного лезвия фиг. 1.
На фиг. 4 представлено изображение бритвенного лезвия с покрытием, иллюстрирующее способ определения радиуса кромки лезвия с покрытием.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
На фиг. 1-3 приведено бритвенное лезвие 10, содержащее основу 11 с покрытием 30, соединенным с основой 11, которые и составляют лезвие 13 с покрытием. Покрытие 30 может содержать один или несколько слоев. Указанное покрытие 30 содержит адгезивный слой 34, твердый покрывающий слой 36 и внешний покрывающий слой 38. Основа 11 обычно сделана из нержавеющей стали, хотя можно использовать другие материалы.
Адгезивный слой 34 используют для облегчения сцепления твердого покрывающего слоя 36 с основой 11. Примерами подходящих материалов адгезивного слоя являются ниобий, титан и содержащий хром материал. Адгезивный слой может характеризоваться толщиной от 100 ангстрем до 500 ангстрем. Конкретный адгезивный слой сделан из ниобия, имеющего толщину от 150 ангстрем до 350 ангстрем. В PCT 92/03330 описано применение ниобия в качестве адгезивного слоя.
Твердый покрывающий слой или слои 36 обеспечивают повышенную прочность, устойчивость к коррозии и бреющую способность и могут быть получены из мелко-, микро- или нанокристаллических углеродсодержащих материалов (например, алмаз, аморфный алмаз или АПУ), нитридов (например, нитрид бора, нитрид ниобия, нитрид хрома, нитрид циркония или нитрид титана), карбидов (например, карбид кремния), оксидов (например, оксид алюминия, диоксид циркония), других керамических материалов (включая нанослои или нанокомпозиты), металлов или сплавов металлов. Углеродсодержащие материалы могут быть легированы другими элементами, такими как вольфрам, титан, серебро или хром, путем включения этих добавок, например, в выходную продукцию путем нанесения разбрызгиванием. Материалы могут также включать водород, например, гидрированный АПУ. Предпочтительно твердый покрывающий слой 36 сделан из алмаза, аморфного алмаза или АПУ. Конкретный вариант осуществления предусматривает АПУ менее 5000 ангстрем, предпочтительно от 300 ангстрем до 3000 ангстрем. Слои из АПУ и способы осаждения описаны в патенте США №5232568. Как описано в «Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing», «АПУ представляет собой аморфный углеродный материал, который проявляет множество желательных свойств алмаза, однако не обладает кристаллической структурой алмаза».
Внешний покрывающий слой 38 можно использовать для облегчения сцепления материала с низким коэффициентом трения с твердым покрытием. Внешний покрывающий слой 38 предпочтительно получают из содержащего хром материала, например хрома, или сплавов хрома, или соединений хрома, которые совместимы с политетрафторэтиленом, например CrPt. Конкретный внешний покрывающий слой представляет собой хром толщиной 100-200 ангстрем. Внешний покрывающий слой может характеризоваться толщиной от 50 ангстрем до 500 ангстрем, предпочтительно от 100 ангстрем до 300 ангстрем. Другие материалы можно использовать для внешнего покрывающего слоя 38 с целью облегчения адгезии конкретных материалов с низким коэффициентом трения.
Материал с низким коэффициентом трения - материал 40 - может использоваться для обеспечения снижения трения. Толщина материала 40 с низким коэффициентом трения, конечно, не учитывается при расчете размеров лезвия 13 с покрытием. Материал 40 с низким коэффициентом трения может представлять собой полимерную композицию или композицию модифицированного полимера. Полимерная композиция может представлять собой полифторуглеводород. Подходящий полифторуглеводород представляет собой политетрафторэтилен, иногда называемый теломером. Конкретный политетрафторэтиленовый материал представляет собой Krytox LW 2120, доступный от DuPont. Данный материал представляет собой негорючий и стабильный сухой лубрикат, состоящий из небольших частиц, которые дают стабильные дисперсии. Он представляет собой водную дисперсию приблизительно 20% твердых веществ по массе, и может быть нанесен погружением, распылением или нанесением кистью, и может затем быть высушен на воздухе или покрыт расплавом. Материал с низким коэффициентом трения предпочтительно имеет толщину менее 5000 ангстрем, обычно может иметь толщину от 1500 ангстрем до 4000 ангстрем и может быть толщиной 100 ангстрем при условии, что сохраняется сплошное покрытие. При условии, что достигается сплошное покрытие, уменьшенная толщина теломерного покрытия может обеспечивать улучшенные результаты для первого бритья. В патентах США №5263256 и 5985459, которые таким образом включены ссылкой, описаны техники, которые можно использовать для уменьшения толщины наносимого слоя теломера.
Лезвие 13 с покрытием содержит клинообразный заостренный край, имеющий кромку 12 лезвия с первыми гранями 14 и 16, которые выполнены протяженными от кромки 12 лезвия. Первые грани 14 и 16 выполнены расходящимися от кромки 12 лезвия. Вторые грани 18 и 20 выполнены протяженными от первых граней 14 и 16, соответственно. Лезвие 13 с покрытием имеет угол α между гранями между первыми гранями 14 и 16. Угол α между гранями находится в диапазоне от 90° до 135°. Угол заострения β расположен между линейным удлинением 14′ грани 14 и второй гранью 18 и линейным удлинением 16′ грани 16 и второй гранью 20. Два угла заострения β будут предпочтительно одинаковыми по градусам, если не идентичными. Углы заострения β находятся в диапазоне от 5° до 30°.
Линию 17, перпендикулярную линейному удлинению 14′, проводят на пересечении линейного удлинения 14′ и линейного удлинения 18′ второй грани 18. Линию 19, перпендикулярную линейному удлинению 16′, проводят на пересечении линейного удлинения 16′ и линейного удлинения 20′ второй грани 20. Расстояние ω между гранями измеряют между пересечением линии 17 и лезвия 13 с покрытием и пересечением линии 19 и лезвия 13 с покрытием. Лезвие 13 с покрытием характеризуется расстоянием между гранями от 0,38 до 0,65 микрометров.
Кромка 12 лезвия предпочтительно имеет радиус от 50 до 350 ангстрем. Кромка лезвия предпочтительно имеет радиус кромки лезвия от 100 до 300 ангстрем. Возвращаясь к фиг. 4, радиус кромки лезвия определяют путем проведения сначала линии 60, разделяющей пополам лезвие 13 с покрытием. Там, где линия 60 разделяет лезвие 13 с покрытием, ставят первую точку 65. Вторую линию 61 проводят перпендикулярно линии 60 на расстоянии 75 ангстрем от точки 65. Там, где линия 61 разделяет лезвие 13 с покрытием, ставят две дополнительные точки 66 и 67. Окружность 62 затем строят по точкам 65, 66 и 67. Радиус окружности 62 представляет собой радиус кромки лезвия для лезвия 13 с покрытием.
На фиг. 1-3 приведено лезвие 13 с покрытием, характеризующееся толщиной 55 от 0,8 до 1,5 микрометра, измеренной на расстоянии 54, равном 1 микрометр, от кромки 12 лезвия.
Предпочтительно, лезвие 13 с покрытием характеризуется толщиной 57 от 1,1 до 1,7 микрометра, измеренной на расстоянии 56, равном 2 микрометра, от кромки 12 лезвия. Предпочтительно, лезвие 13 с покрытием характеризуется толщиной 59 от 1,6 до 2,1 микрометра, измеренной на расстоянии 58, равном 4 микрометра, от кромки 12 лезвия. Предпочтительно, лезвие 13 с покрытием характеризуется толщиной 51 от 0,38 до 0,67 микрометра, измеренной на расстоянии 50, равном 0,25 микрометра, от кромки 12 лезвия. Предпочтительно, лезвие 13 с покрытием характеризуется толщиной 53 от 0,55 до 0,95 микрометра, измеренной на расстоянии 52, равном 0,5 микрометра, от кромки 12 лезвия.
Предпочтительно, лезвие 13 с покрытием сохраняет узкий профиль на удалении от кромки 12 лезвия. Лезвие 13 с покрытием предпочтительно характеризуется толщиной от 2,66 до 3,16 микрометра, измеренной на расстоянии 8 микрометров от кромки 12 лезвия. Лезвие 13 с покрытием предпочтительно характеризуется толщиной от 4,06 до 5,06 микрометра, измеренной на расстоянии 16 микрометров от кромки 12 лезвия.
Толщины обеспечивают структуру для улучшенного бритья. Толщины обеспечивают баланс между прочностью края и меньшей силой резания или остротой. Лезвие, характеризующееся меньшими толщинами, будет иметь меньшую прочность, возможно, приводящую к повреждению предельного края в случае, если прочность слишком низкая. Лезвие, характеризующееся большими толщинами, будет иметь большую силу резания, приводящую к увеличенным дергающим и тянущим усилиям и повышенному дискомфорту для потребителя при бритье.
Одним из материалов основы 11, который может облегчать получение надлежаще заточенного края, является мартенситная нержавеющая сталь с более мелкими более тонко диспергированными карбидами, однако с подобным общим массовым процентным содержанием углерода. Основа с тонкодисперсным карбидом обеспечивает более твердые и более хрупкие после отверждения основы и обеспечивает получение более тонкого, более прочного края. Примером такого материала подложки является мартенситная нержавеющая сталь с более мелким средним размером карбида с плотностью распределения карбидов от 200, 300, 400 карбидов на 100 квадратных микрометров до 600, 800, 1000 карбидов или более на 100 квадратных микрометров, что определено при помощи оптического микроскопического анализа поперечного разреза.
Бритвенное лезвие 10 обычно получают согласно способам, описанным в вышеуказанных патентах. Конкретный вариант осуществления включает адгезивный слой 34 из ниобия, твердый покрывающий слой 36 из АПУ, внешний покрывающий слой 38 из хрома и материал 40 с низким коэффициентом трения из политетрафторэтилена Krytox LW 2120. Внешний покрывающий слой 38 из хрома осаждают от минимум 100 ангстрем до максимум 500 ангстрем. Его осаждают распылением со смещением постоянного тока (с отрицательным смещением более чем -50 вольт и, предпочтительно, более чем -200 вольт) и давлением приблизительно 2 миллиторр аргона.
Радиус кромки лезвия и профиль граней согласно настоящему изобретению обеспечивают увеличение остроты лезвия, повышение безопасности и комфорта бритья. Бритвенное лезвие 10 решает проблемы приведения в баланс требований меньшей силы резания, повышенной безопасности и повышенного комфорта. Кромка лезвия имеет большой передний профиль вблизи кромки, в то же время сохраняет узкий профиль на удалении от кромки лезвия. Большой передний профиль вблизи кромки совместно с узким профилем лезвия на удалении от кромки лезвия обеспечивает край лезвия с небольшой силой резания, который имеет меньшую способность к зацеплению кожи, позволяя коже скользить относительно края без надрезов, порезов или соскабливания. Небольшой радиус кромки лезвия обеспечивает эффективность, широкий передний профиль повышает безопасность и комфорт, и узкий профиль на удалении от кромки лезвия уменьшает натягивание волос. Такое лезвие уменьшает раздражение и повышает комфортность бритья.
Размеры и значения, раскрытые в настоящем документе, не следует понимать как строго ограниченные конкретными указанными численными значениями. Напротив, если иное не указано, каждый такой размер, как правило, означает как указанное значение, так и функционально эквивалентный диапазон, окружающий такое значение. Например, размер, указанный как «40 мм», обозначает «приблизительно 40 мм».
Все документы, цитируемые в подробном раскрытии настоящего изобретения, в соответствующей части включены в настоящий документ ссылкой; цитирование любого документа не следует толковать как признание того, что оно является известным уровнем техники относительно настоящего изобретения. В случае, если любое значение или определение выражения в настоящем документе противоречит любому значению или определению этого же выражения в документе, включенном ссылкой, значение или определение, закрепленное за этим выражением в данном документе, будет определяющим. Хотя конкретные варианты осуществления настоящего изобретения были показаны и описаны, для специалистов в данной области техники будет очевидно, что многие другие изменения и модификации можно сделать без отклонения от сущности и объема настоящего изобретения. Таким образом, вышеупомянутое должно охватить в приложенной формуле изобретения все такие изменения и модификации, которые находятся в объеме настоящего изобретения.