剃刀刀片涂層專利技術(shù)發(fā)展分析

白欣欣 王坤 陳友玲

【摘 要】本文針對安全剃刀刀片技術(shù)的重要技術(shù)分支-刀片涂層技術(shù)做詳細的分析，通過從其技術(shù)發(fā)展路線方面的分析，形成剃刀刀片涂層技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，以期對剃刀刀片涂層技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)方向提供參考。

【關(guān)鍵詞】剃刀刀片；涂層；專利；分析

1安全剃刀刀片涂層技術(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。為滿足市場需求，刀片涂層的研究應運而生。

刀片涂層技術(shù)發(fā)展至今，經(jīng)歷了多次的改進與變化。初始僅僅是改善剃刮性能的凝膠狀潤滑涂層（即軟涂層），之后潤滑涂層的材質(zhì)改進為碳氟聚合物、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，現(xiàn)有刀片使用壽命短的缺點逐步顯現(xiàn)，因而發(fā)展了金屬、金剛石、類金剛石涂層，并逐漸改進硬涂層的涂覆方式，主要有物理氣相沉積、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、刀刃強度以及耐腐蝕性能。許多科研人員對涂層之間以及涂層與刀片基體之間的連接層進行了多項研究。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可以延長使用壽命及達到美觀的效果。

2刀片涂層技術(shù)發(fā)展路線

最早關(guān)于刀片涂層的專利申請出現(xiàn)于1960年，美國吉列公司在US2937976A中敘述了一種涂覆的刀片，它可降低剃須發(fā)時所需的力。涂料由含有機硅的聚合物構(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大的商業(yè)成功，但缺點是涂層不是永久的，很快就會被抹掉。

1963年，美國專利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。它通過如下方法涂覆刀片，（1）將刀刃放置于非常靠近碳氟化合物進料的地方，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首次申請，但該申請中未提到使用碳氟化合物的溶液。

1968年的美國專利US3461129A首次提到了溶解聚四氟乙烯涂層的溶劑，報道了4-乙氧基-2，2，5，5-四（三氟甲基）-3-噁唑啉可溶解低熔點（83℃-145℃的熔點）PTFE，這是關(guān)于采用溶劑去除聚四氟乙烯涂層的首次申請，然而，該溶劑僅能溶解低熔點的聚四氟乙烯涂層，因而具有一定的局限性。

1970-1972年該領(lǐng)域的專利申請有所改進，采用經(jīng)典噴涂的方法，主要有：1970年，美國專利US3518110，其公開了一種改進的固體碳氟調(diào)聚物用于涂覆保安剃刀片，固體碳氟聚合物的熔點為310℃-332℃，350℃下熔體流速為每10分鐘0.005-600克，分子量估計在25000至500000，為了獲得最佳效果，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，美國專利US3658742A公開了一種含有Triton X-100型濕潤劑的聚四氟乙烯（PTFE）水分散液，通過將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，最后將其靜電噴涂在刀刃上。

進入二十世紀八十年代，人們對于聚四氟乙烯的涂覆方法作了進一步改進，首先熔結(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，再進行涂覆刀片（US4777194A，EP0017349A）。同時，在這一時期，對于去除聚四氟乙烯的溶劑的研究也取得了一定進展，出現(xiàn)了可用于四氟乙烯聚合物的特定溶劑（US4360388A），該特定溶劑包括全氟萘烷、全氟甲基萘烷、全氟二甲基萘烷、全氟甲基環(huán)己烷和全氟（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，人們對于固體碳氟聚合物的分散體噴涂作了進一步改進，主要有：US5263256A中公開了一種在剃刀刀刃上形成多氟烴涂層的改進方法，該方法包括將分子量至少約1000000的碳氟聚合物進行電離輻射，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中公開了一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年對于溶解聚合物的溶劑的研究主要有：US5328946A公開了可以溶解含四氟乙烯的高熔點聚合物的全氟環(huán)烷烴溶劑，這些溶劑能更穩(wěn)定和迅速地溶解這樣的聚合物。US5364929A公開了一種方法，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聚合物。

在上世紀末至本世紀初，對于剃刀涂層的研究取得了新的進展，多層涂層的研究逐步增多，多層涂層主要包括改進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，同時對于改進涂層性能的去除溶劑也取得了較大進展，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，對于刀片涂層的研究更加深入、技術(shù)含量進一步提升，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，而且對于涂層之間的連接穩(wěn)定性具有一定的研究進展，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層。對于硬涂層的沉積方式不僅有物理氣相沉積、濺射涂覆、脈沖激光沉積，還有原子層沉積（ALD）方法，進一步提高了涂層質(zhì)量。對于調(diào)聚物外涂層的涂覆方式也有了進一步改進，其中采用等靜壓方式獲得的等靜壓PTFE涂層具有極低摩擦系數(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，安全剃刀刀片的涂層技術(shù)發(fā)展從最初的簡單的凝膠狀有機硅聚合物涂層，到后來的分散液噴涂涂層，再發(fā)展到利用諸如金剛石、非晶金剛石、類金剛石碳（DLC）材料、氮化 物、碳化物、氧化物或陶瓷之類的硬涂層來改善強度、耐腐蝕性和剃須能力，保持必要的強度，同時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，從整個技術(shù)發(fā)展的路線來看，剃刀刀片涂層在克服現(xiàn)有技術(shù)不足的基礎(chǔ)上，經(jīng)過了長期、曲折、逐步的改進過程。

結(jié)語

本文通過對于安全剃刀刀片技術(shù)領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平的分析，形成剃刀刀片涂層技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，有利于該領(lǐng)域?qū)＠纳暾?，同時對剃刀刀片涂層技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)方向提供參考。

參考文獻：

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[2] 楊鐵軍，專利分析實務(wù)手冊，北京：知識產(chǎn)權(quán)出版社，2012.8.

（作者單位：國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心）