1安*剃刀刀片涂層技術(shù)
剃刀片刀刃成楔形構(gòu)型,未涂覆的剃刀刀刃,盡管很鋒利,但在剃干胡須時(shí)往往引起使用者的不適和疼痛,因而通常需要使用者配合使用胡須軟化劑,如剃須膏或肥皂。為滿(mǎn)足市場(chǎng)需求,刀片涂層的研究應(yīng)運(yùn)而生。
刀片涂層技術(shù)發(fā)展至今,經(jīng)歷了多次的改進(jìn)與變化。初始僅僅是改善剃刮性能的凝膠狀潤(rùn)滑涂層(即軟涂層),之后潤(rùn)滑涂層的材質(zhì)改進(jìn)為碳氟聚合物、多氟烴、調(diào)聚物等,其涂覆方式也由固態(tài)分散體涂覆改進(jìn)為溶液涂覆,并為追求剃刮舒適性采用溶劑去除部分涂層,使得涂層薄而均勻。在追求剃刮性能時(shí),現(xiàn)有刀片使用壽命短的缺點(diǎn)逐步顯現(xiàn),因而發(fā)展了金屬、金剛石、類(lèi)金剛石涂層,并逐漸改進(jìn)硬涂層的涂覆方式,主要有物*相沉積、濺射涂覆、脈沖激光沉積,以及后期出現(xiàn)的原子層沉積(ALD)等,提高了刀片硬度、刀刃*度以及耐腐蝕性能。許多科研人員對(duì)涂層之間以及涂層與刀片基體之間的連接層進(jìn)行了多項(xiàng)研究。在此基礎(chǔ)上,還出現(xiàn)了彩色刀片涂層,其主要利用有顏色金屬氧化物、氮化物等涂覆刀片表面,在提高刀片性能的同時(shí)可以延長(zhǎng)使用壽命及達(dá)到美觀的效果。
2刀片涂層技術(shù)發(fā)展路線(xiàn)
*早關(guān)于刀片涂層的專(zhuān)利申請(qǐng)出現(xiàn)于1960年,美國(guó)吉列公司在US2937976A中敘述了*種涂覆的刀片,它可降低剃須發(fā)時(shí)所需的力。涂料由含有機(jī)硅的聚合物構(gòu)成,該聚合物部分固化成凝膠,粘在刀片上。雖然這些涂覆的刀片獲得了相當(dāng)大的商業(yè)成功,但缺點(diǎn)是涂層不是*的,很快*會(huì)被抹掉。
1963年,美國(guó)專(zhuān)利US3071856中描述了涂覆碳氟化合物的刀片,尤其是涂覆聚四氟乙烯的刀片。它通過(guò)如下方法涂覆刀片,(1)將刀刃放置于非?拷挤衔镞M(jìn)料的地方,隨后加熱刀片,(2)用碳氟化合物的分散體噴涂刀片,(3)將刀片浸漬在碳氟化合物的分散體中,(4)使用電泳技術(shù),然后加熱制得的刀片,使聚四氟乙烯在刀刃上燒結(jié)。這是關(guān)于聚四氟乙烯軟涂層的*次申請(qǐng),但該申請(qǐng)中未提到使用碳氟化合物的溶液。
1968年的美國(guó)專(zhuān)利US3461129A*次提到了溶解聚四氟乙烯涂層的溶劑,報(bào)道了4-乙氧基-2,2,5,5-四(三氟甲基)-3-噁唑啉可溶解低熔點(diǎn)(83℃-145℃的熔點(diǎn))PTFE,這是關(guān)于采用溶劑去除聚四氟乙烯涂層的*次申請(qǐng),然而,該溶劑僅能溶解低熔點(diǎn)的聚四氟乙烯涂層,因而具有*定的局限性。
1970-1972年該領(lǐng)域的專(zhuān)利申請(qǐng)有所改進(jìn),采用經(jīng)典噴涂的方法,主要有:1970年,美國(guó)專(zhuān)利US3518110,其公開(kāi)了*種改進(jìn)的固體碳氟調(diào)聚物用于涂覆保安剃刀片,固體碳氟聚合物的熔點(diǎn)為310℃-332℃,350℃下熔體流速為每10分鐘0.005-600克,分子量估計(jì)在25000至500000,為了獲得*佳效果,將固體碳氟聚合物粉碎成0.1-1微米的顆粒后,將分散體靜電噴涂在不銹鋼刀片上。1972年,美國(guó)專(zhuān)利US3658742A公開(kāi)了*種含有Triton X-100型濕潤(rùn)劑的聚四氟乙烯(PTFE)水分散液,通過(guò)將ydax型PTFE分散體(PTFE+氟利昂溶劑)中的氟利昂溶劑與異丙醇交換,然后再將異丙醇與水交換制備含水分散液,*后將其靜電噴涂在刀刃上。
進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代,人們對(duì)于聚四氟乙烯的涂覆方法作了進(jìn)*步改進(jìn),*先熔結(jié)聚四氟乙烯,之后加熱輻照使之成為微小的聚四氟乙烯分散體顆粒,再進(jìn)行涂覆刀片(US4777194A,EP0017349A)。同時(shí),在這*時(shí)期,對(duì)于去除聚四氟乙烯的溶劑的研究也取得了*定進(jìn)展,出現(xiàn)了可用于四氟乙烯聚合物的特定溶劑(US4360388A),該特定溶劑包括*氟萘烷、*氟甲基萘烷、*氟二甲基萘烷、*氟甲基環(huán)己烷和*氟(1,3-二甲基環(huán)己烷)。所有這些溶劑的臨界溫度均低于340℃,因此不能作為PTFE的溶劑。
1992-1996年,人們對(duì)于固體碳氟聚合物的分散體噴涂作了進(jìn)*步改進(jìn),主要有:US5263256A中公開(kāi)了*種在剃刀刀刃上形成多氟烴涂層的改進(jìn)方法,該方法包括將分子量至少約1000000的碳氟聚合物進(jìn)行電離輻射,使平均分子量降低為約700-700000,使之熔化,部分熔化或燒結(jié)碳氟聚合物,用分散體涂覆所述的剃刀刀刃,然后加熱制得的涂層。US08/232197A中公開(kāi)了*種在剃刀刀刃上形成多氟烴涂層的方法,該方法包括將分子量至少為1000000的干燥粉末狀的碳氟聚合物進(jìn)行電離輻射以降低聚合物的分子量,形成了包含輻射聚合物的揮發(fā)性有機(jī)液體分散液,將分散液噴涂在剃刀的刀刃上并加熱以燒結(jié)多氟烴制得的涂層。
1992-1996年對(duì)于溶解聚合物的溶劑的研究主要有:US5328946A公開(kāi)了可以溶解含四氟乙烯的高熔點(diǎn)聚合物的*氟環(huán)烷烴溶劑,這些溶劑能*穩(wěn)定和迅速地溶解這樣的聚合物。US5364929A公開(kāi)了*種方法,可以使用選擇好的鹵化溶劑溶解含四氟乙烯單元的高熔點(diǎn)聚合物。
在上世紀(jì)末至本世紀(jì)初,對(duì)于剃刀涂層的研究取得了新的進(jìn)展,多層涂層的研究逐步增多,多層涂層主要包括改進(jìn)刀片使用壽命等的含碳硬涂層、改善剃刮舒適性的調(diào)聚物軟涂層,以及各涂層之間、涂層與刀片基體之間連接的中間層,同時(shí)對(duì)于改進(jìn)涂層性能的去除溶劑也取得了較大進(jìn)展,用溶劑處理粘附多氟烴涂層的刀刃,使得涂層薄、粘附良好、舒適耐用。
2005年之后,對(duì)于刀片涂層的研究*加深入、技術(shù)含量進(jìn)*步提升,不僅出現(xiàn)了具有金屬氧化物或金屬氧氮化物彩色涂層的剃刀刀片的相關(guān)研究,而且對(duì)于涂層之間的連接穩(wěn)定性具有*定的研究進(jìn)展,刀體與硬涂層之間采用鉻或鈮的夾層涂層連接,硬涂層與調(diào)聚物涂層之間加入了氧化鉻保護(hù)層。對(duì)于硬涂層的沉積方式不僅有物*相沉積、濺射涂覆、脈沖激光沉積,還有原子層沉積(ALD)方法,進(jìn)*步提高了涂層質(zhì)量。對(duì)于調(diào)聚物外涂層的涂覆方式也有了進(jìn)*步改進(jìn),其中采用等靜壓方式獲得的等靜壓PTFE涂層具有*低摩擦系數(shù)、薄、致密、均勻,剃刮舒適并且磨損速率低。
從上面的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)的分析可以看出,安*剃刀刀片的涂層技術(shù)發(fā)展從*初的簡(jiǎn)單的凝膠狀有機(jī)硅聚合物涂層,到后來(lái)的分散液噴涂涂層,再發(fā)展到利用諸如金剛石、非晶金剛石、類(lèi)金剛石碳(DLC)材料、氮化 物、碳化物、氧化物或陶瓷之類(lèi)的硬涂層來(lái)改善*度、耐腐蝕性和剃須能力,保持必要的*度,同時(shí)允許使用具有較低切削力的較薄刀刃,采用聚四氟乙烯(PTFE)外層來(lái)降低摩擦,含鈮或鉻材料的夾層可有助于改善基底(通常為不銹鋼)和硬碳涂層(如DLC)之間的結(jié)合,從整個(gè)技術(shù)發(fā)展的路線(xiàn)來(lái)看,剃刀刀片涂層在克服現(xiàn)有技術(shù)不足的基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期、曲折、逐步的改進(jìn)過(guò)程。