BRPI0612227A2 - láminas de navalha - Google Patents
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Abstract
LAMINAS DE NAVALHA. Trata-se de uma lâmina de navalha (10) que inclui um substrato (12) com um gume cortante definido por uma ponta afiada e facetas adjacentes (22) , uma estender em camada (16) de revestimento rígido sobre o gume cortante, uma camada de revestimento externo (18) de nitreto de cromo sobre a camada de revestimento de carbono rígido e uma camada externa (20) revestimento de politetrafluoro etileno sobre a lâmina de camada de revestimento externo.
Description
"LÂMINAS DE NAVALHA"
CAMPO TÉCNICO
A invenção refere-se a aprimoramentos em navalhase em lâminas de navalha.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO
Uma lâmina de navalha é formada tipicamente de ummaterial substrato adequado como aço inoxidável, e é formadoum gume cortante com uma configuração em formato de cunhacom uma ponta de extremidade que tem um raio menos que cercade 1000 angstrons, por exemplo, cerca de 2 00300 angstrons. Revestimentos rígidos como diamante, diamanteamorfo, material de carbono tipo diamante (Diamond LikeCarbon ou DLC), nitretos, carburetos, óxidos ou cerâmicossão usados com freqüência para aumentar a resistência,resistência à corrosão e capacidade de raspagem, mantendo aresistência necessária ao mesmo tempo em que permite quesejam usadas bordas mais delgada com força de corte menor.
Uma camada externa de politetrafluoroetileno (PTFE) pode serusada para proporcionar redução do atrito. Camadasintermediárias de materiais contendo nióbio ou cromo podemajudar a melhorar a ligação entre o substrato, tipicamenteaço inoxidável, e revestimentos duros de carbono, como DLC.Exemplos de estruturas de gume cortante de lâminas dedepilação e processos para fabricação das mesmas sãodescritos nas patentes U.S. N0 5.295.305, 5.232.568,4.933.058, 5.032.243, 5.497.550, 5.940.975, 5.669.144, EP0591334 e PCT 92/03330, as quais estão aqui incorporadas, atítulo de referência.Durante o uso, a extremidade da ponta das bordasque tem revestimentos rígidos e camadas externas depolitetrafluoro etileno pode ficar mais rombuda apóssucessivas raspagens, tal que existe um aumento no raio daponta e percebe-se geralmente uma redução no desempenho deraspagem.
A patente U.S. n° 6,684,513 descreve lâminas denavalha que têm uma camada de revestimento externo contendo cromo para lidar com estes problemas.
SUMÁRIO
Em um aspecto, a invenção apresentacaracterísticas, em geral, uma lâmina de navalha que incluium substrato com um gume cortante definido por uma pontaafiada e facetas adjacentes, uma camada de revestimentorígido sobre o gume cortante, uma camada de revestimentoexterno de nitreto de cromo sobre a camada de revestimentorígido, e uma camada externa de revestimento depolitetrafluoro etileno sobre a camada de revestimentoexterno. Os inventores descobriram que o nitreto de cromoconfere adesão particularmente boa ao revestimento depolitetrafluoro etileno. Como resultado, o revestimento depolitetrafluoro etileno permanece aderido â lâmina apósrepetidas raspagens, aumentando o número de raspagensconfortáveis que podem ser obtidas com a lâmina. Além domais, o nitreto de cromo é duro, forte e resistente àcorrosão, resultando em excelente resistência da borda edesempenho aprimorado de raspagem.Em um outro aspecto, a invenção apresentacaracterísticas, em geral, uma lâmina de navalha que incluium cabo e uma parte de topo de navalha com uma lâmina tendoum substrato com um gume cortante definido por uma pontaafiada e facetas adjacentes, uma camada de revestimentorígido sobre o gume cortante, uma camada de revestimentoexterno de nitreto de cromo sobre a camada de revestimentorígido, e uma camada externa de revestimento depolitetrafluoro etileno sobre a camada de revestimentoexterno.
As modalidades específicas da invenção podemincluir um ou mais dos recursos apresentados a seguir. Emmodalidades particulares, o material de revestimento rígidopode ser feito de materiais contendo carbono (por exemplo,diamante, diamante amorfo (ou DLC) , nitretos, carburetos,óxidos ou outros cerâmicos. A camada de revestimento rígidopode ter uma espessura menor que 2.000 angstrons. A camadade revestimento externo pode ser feita de nitreto de cromotendo uma razão de porcentagens entre o carbono e onitrogênio de 10% a 50%. De preferência, o nitreto de cromotem um teor de nitrogênio de cerca de 2 5 a 3 5 emporcentagem atômica. A camada de revestimento externo podeter entre 100 e 600 angstrons de espessura, por exemplo,200 a 400 angstrons. A lâmina pode incluem uma camadaintermediária entre e o substrato e a estender em camadasde revestimento rígido. A camada intermediária pode incluirum material contendo nióbio ou cromo. 0 politetrafluoroetileno pode ser KRYTOX LW1200™, disponível junto a DuPont.A camada externa de politetrafluoroetileno (PTFE) pode terentre 100 e 5000 angstrons de espessura.
Em um outro aspecto, a invenção apresentacaracterísticas, em geral, de fabricação de uma lâmina denavalha proporcionando-se um substrato com um gume cortantedefinido por uma ponta afiada e facetas adjacentes, adiçãode uma camada de revestimento rígido sobre o gume cortante,adição de uma camada de revestimento externo de nitreto decromo sobre a camada de revestimento rígido, e adição de umacamada externa de revestimento de politetrafluoro etilenosobre a camada de revestimento externo.
As modalidades específicas da invenção podemincluir um ou mais dos recursos apresentados a seguir. Emmodalidades particulares, as camadas podem ser adicionadaspor meio de deposição física reativa de vapores (porexemplo, bombardeamento iônico por magnetron ou arcocatódico) ou por meio de deposição química de vapor. Adeposição de nitreto de cromo pode incluir deposição a arco.A deposição a arco pode ser realizada usando-se uma correntede arco catódico entre cerca de 100 Amps e 200 Amps e umatensão de substrato de -40 V a -100 V. A deposição pode serrealizada a uma pressão de 0,0001 Pa (IO"6 Torr) a 1,3 Pa(IO"2 Torr), e pode ser realizada em uma atmosfera denitrogênio ou nitrogênio/argônio. Caso seja usada umamistura de nitrogênio e de argônio, a razão entre N e Arpode ser de cerca de 1:3 a 3:1. Alternativamente, pode serusado um esquema adequado de tensão RF ou polarização CCpara a obtenção de uma camada equivalente de nitreto decromo por meio de bombardeamento iônico reativo pormagnetron em nitrogênio ou misturas de argônio / nitrogênio.
As modalidades da invenção podem incluir uma oumais das vantagens apresentadas a seguir. 0 uso de umacamada de revestimento externo de nitreto de cromoproporciona adesão melhor adesão da camada externa depolitetrafluoretileno à camada de revestimento rígido. Alâmina de navalha apresenta resistência de borda aprimoradafornecida pelo revestimento rígido e tem menorarredondamento da ponta, causado por raspagens repetidas. 0arredondamento reduzido da ponta minimiza o aumento na forçade corte, mantendo assim excelente desempenho de raspagem. Alâmina de navalha tem excelentes características de raspagemdesde a primeira raspagem em diante.
Os detalhes das modalidades da invenção sãomostrados nos desenhos em anexo e na descrição abaixo.Outros recursos, objetivos e vantagens da invenção ficarãoevidentes a partir da descrição e dos desenhos, bem como apartir das reivindicações.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A FIGURA 1 é uma vista em corte vertical de umaporção de gume cortante de uma lâmina de navalha.
A Figura 2 é uma vista em perspectiva de umaparelho de barbear ou depilar que inclui a lâmina dedepilação da Figura 1.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Com referência à Figura. 1, é mostrada uma lâminade navalha 10 incluindo o substrato 12, a camadaintermediária 14, a camada de revestimento rígido 16, acamada de revestimento externo 18, e a camada externa 20. Osubstrato 12 é tipicamente feito de aço inoxidável (emboraoutros substratos possam ser empregados) e tem uma borda deextremidade afiada a um raio de ponta de menos de1,000 angstrons, de preferência 2 00 a 3 00 angstrons, e temum perfil com facetas lateraisi 22 a um ângulo incluso entre15 e 30 graus, de preferência cerca de 19 graus, medido a40 mícrons a partir da ponta.
A camada intermediária 14 é usada para facilitar aadesão da camada de revestimento rígido ao substrato.
Exemplos de materiais adequados de camada intermediária sãomateriais que contenham nióbio e cromo. Uma camadaintermediária particular é feita de nióbio, tendo umaespessura maior do que 100 angstrons e de preferência, menorque 500 angstrons. Em PCT 92/03330 é descrito o uso de umacamada intermediária de nióbio.
A camada de revestimento rígido 16 fornece maiorresistência, resistência à corrosão e capacidade de raspageme pode ser feita de materiais que contenham carbono (porexemplo, diamante, diamante amorfo ou DLC), netretos (porexemplo, nitreto de boro, nitreto de nióbio ou nitreto detitânio), carburetos (por exemplo, carbeto de silício),óxidos (por exemplo, alumina, zircônia) ou outros materiaiscerâmicos. Os materiais que contêm carbono podem ser dopadoscom outros elementos, como tungstênio, titânio ou cromo,mediante a inclusão desses aditivos, por exemplo no alvo,durante a aplicação por bombardeamento iônico. Os materiaistambém podem incorporar hidrogênio, por exemplo, DLChidrogenado. De preferência, a camada de revestimento 16 éfeita de diamante, diamante amorfo ou DLC. Uma modalidadeparticular inclui DLC com menos de 2.000 angstrons, depreferência menos de 1,000 angstrons. As camadas de DLC eseus métodos de deposição são descritos na patente U.S. N05.232.568. Conforme descrito em "Handbook of Physical VaporDeposition (PVD) Processing", DLC é um material de carbonoamorfo que exibe muitas das propriedades desejáveis dodiamante, mas não tem a estrutura cristalina do diamante.
A camada de revestimento externo 18 é usada parareduzir o arredondamento da ponta da borda revestida porrevestimento rígido e para facilitar a adesão da camadaexterna ao revestimento rígido ao mesmo tempo em que mantémos benefícios de ambos. A camada de revestimento externo 18é feita de nitreto de cromo. 0 nitreto de cromo pode teruma razão entre as porcentagens de Cr e N de cerca de 10% a50%, estequiométrica ou não-estequiométrica. Em algumasmodalidades, o nitreto de cromo pode incluir nitrogênio emporcentagem atômica de cerca de 30. Em algumas modalidadeso nitreto de cromo é depositado por arco em uma camada comcerca de 200-400 angstrons de espessura. A lâmina 10 tem umgume cortante que tem arredondamento menor a repetidasraspagens do que se ela não tivesse a camada derevestimento externo.
A camada externa 2 0 é usada para proporcionaratrito reduzido e inclui politetrafluoro etileno e, àsvezes, é referida como um telômero. Um determinado materialde politetrafluoroetileno é o Krytox LW 12 00, disponíveljunto à DuPont. Esse material é um lubrificante a seco não-inflamável e estável, que consiste em partículas pequenasque produzem dispersões estáveis. 0 material é fornecidosob a forma de uma dispersão aquosa de 2 0% de sólidos, empeso, e pode ser aplicado mediante imersão, aspersão ouescovação, podendo ser posteriormente seco a ar ourevestido por fusão. De preferência, a estender em camadastem menos de 5.000 angstrons e pode ter, tipicamente1.500 angstrons a 4,000 angstrons, e pode ser tão finaquanto 100 angstrons, desde que seja mantido umrevestimento contínuo. Desde que seja obtido umrevestimento contínuo, uma redução na espessura dorevestimento de telômero pode proporcionar resultadosaprimorados no primeiro barbeamento ou depilação. Aspatentes U.S. N0 5.263.256 e 5.985.459, que estão aquiincorporadas, a título de referência, descrevem técnicasque podem ser usadas para reduzir a espessura de uma camadade telômero aplicada.
A lâmina de navalha 10 é feita, de maneira geral,de acordo com os processos descritos nas patentes acimamencionadas. Uma modalidade particular inclui uma camadaintermediária de nióbio, uma camada de revestimento rígido emDLC 16, uma camada de revestimento externo de nitreto decromo 18, e uma camada de revestimento externo depolitetrafluoro etileno Krytox LW1200 20. A camada derevestimento externo de nitreto de cromo 18 é depositada a ummínimo de 100 angstrons e um máximo de 600 angstrons. Ela édepositada por deposição a arco. A deposição a arco pode serrealizada usando-se uma corrente de arco catódico entre cercade 100 Amps e 2 00 Amps, por exemplo, cerca de 150 Amps, e umatensão de substrato de -40 V a -100 V, por exemplo, cerca de-65 V. A deposição pode ser realizada a uma pressão de0,0001 Pa (IO"6 Torr) a 1,3 Pa (IO"2 Torr) , por exemplo, cercade 0,013 Pa (IO"4 Torr), e pode ser realizada em umaatmosfera de nitrogênio ou nitrogênio/argônio. Caso sejausada uma mistura de nitrogênio e de argônio, a razão entre Ne Ar pode ser de cerca de 1:3 a 3:1.
De preferência, a lâmina 10 tem um raio de ponta decerca de 200- 400 angstrons, medido em Microscópio Eletrônicode Varredura (SEM) após a pedido da camada de revestimentoexterno 18 e antes da adição da camada externa 20.
Com referência à Figura 2, a lâmina 10 pode serusada em um aparelho de barbear ou depilar 110, o qualinclui um cabo 112 e um cartucho substituível parabarbeamento ou depilação 114. O cartucho 14 inclui a carcaça116, que ostenta três lâminas 10, uma proteção 120 e umatampa 122. As lâminas 10 são montadas de maneira móvel,conforme descrito, por exemplo, na patente U.S. n°5,918,369, que é incorporada ao contexto à guisa dereferência. 0 cartucho 114 inclui, também, um elemento deinterconexão 124 no qual a carcaça 116 está montada demaneira articulada em dois braços 128. 0 elemento deinterconexão 124 inclui uma base 127 que é conectada, demodo substituível, ao cabo 112. Alternativamente, a lâmina10 pode ser usada em outras navalhas que tenham uma, duas oumais de três lâminas, lâminas com lado duplo e navalhas quenão tenham lâminas móveis ou cabeças articuladas onde ocartucho é substituível ou é preso permanentemente a um cabode aparelho de barbear ou depilar.
Em uso, a lâmina de navalha 10 tem excelentescaracterísticas de raspagem desde a primeira raspagem emdiante. A lâmina 10 tem maior resistência de bordaproporcionada pelo revestimento rígido e tem menosarredondamento de ponta devido a repetidas raspagens, o queé proporcionado pelo revestimento externo, ao mesmo tempo emque mantém excelentes características de raspagem.
Outras modalidades estão no escopo dasreivindicações apresentadas a seguir.
Por exemplo, se desejado. outras técnicas dedeposição podem ser usadas, por exemplo, bombardeamentoiônico por magnetron usando uma polarização CC (maisnegativo do que -50 volts e de preferência, mais negativado que -200 volts) e pressão na faixa de milliTorr usandonitrogênio ou misturas de argônio / nitrogênio ou umatensão RF adequada.
Claims (10)
1. Lâmina de navalha compreendendo um substratocom um gume cortante definido por uma ponta afiada e facetasadjacentes, uma camada de revestimento rígido sobre o ditogume cortante, caracterizada por uma camada de revestimentoexterno de nitreto de cromo sobre a dita camada derevestimento rígido e uma camada externa de politetrafluoroetileno sobre a dita camada de revestimento externo.
2. Lâmina, de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o dito revestimento rígido éfeito de um material que contém carbono.
3. Lâmina, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que o dito material que contémcarbono compreende diamante.
4. Lâmina, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que o dito revestimento rígido decarbono compreende um material de carbono tipo diamante.
5. Lâmina, de acordo com a reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que o dito revestimento rígido decarbono compreende um material de diamante amorfo.
6. Lâmina, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que adita camada de revestimento externo tem uma espessura decerca de 100 a 600 ângstrons.
7. Lâmina, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizada pelo fato decompreender adicionalmente uma camada intermediária entre odito substrato e a dita camada de revestimento rígido decarbono.
8. Lâmina, de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a dita camada intermediáriacompreende nióbio.
9. Lâmina, de acordo com a reivindicação 7,caracterizada pelo fato de que a dita camada intermediáriacompreende um material que contém cromo.
10. Lâmina, de acordo com qualquer uma dasreivindicações anteriores, caracterizada pelo fato decompreender ainda uma camada intermediária de nióbio entre odito substrato e o dito revestimento rígido.
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