способ обработки режущих краев лезвия бритвы
Классы МПК: | B26B21/60 материалом покрытия |
Автор(ы): | Хоанг Мэй ТРАНКИЕМ (US) |
Патентообладатель(и): | ДЗЕ ДЖИЛЛЕТ КОМПАНИ (US) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-01-16 публикация патента:
27.11.2000 |
Изобретение относится к способу получения полифторуглеродного покрытия на режущем крае лезвия бритвы. Способ включает следующие этапы: диспергирование фторуглеродного полимера в сверхкритической среде; покрытие режущего края лезвия бритвы этой дисперсией; нагревание покрытия, достаточное для того, чтобы фторуглеродный полимер пристал к краю лезвия. Настоящий способ позволяет получить однородное полифторуглеродное покрытие по краю лезвия и в то же время устраняет необходимость применения экологически опасных растворителей. 19 з.п.ф-лы, 1 табл.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Способ получения политетрафторэтиленового покрытия на режущем крае лезвия бритвы, включающий в себя следующие этапы: (а) диспергирование политетрафторэтилена в сверхкритической текучей среде; (б) покрытие указанного режущего края лезвия бритвы дисперсией; (в) нагревание покрытия, достаточное для того, чтобы фторуглеродный полимер сцепился с краем лезвия. 2. Способ по п.1, в котором покрытие получают путем распыления дисперсии через отверстие диаметром от около 0,1016 до 1,8288 мм. 3. Способ по п.2, в котором покрытие получают путем распыления дисперсии через отверстие диаметром от около 0,1016 до 0,635 мм. 4. Способ по п.3, в котором покрытие получают путем распыления дисперсии через отверстие диаметром от около 0,1778 до 0,381 мм. 5. Способ по п.3, в котором покрытие получают путем распыления дисперсии под давлением 1723,69 - 8273,71 кПа. 6. Способ по п. 5, в котором давление составляет 2068,428 - 7377,3932 кПа. 7. Способ по п.5, в котором перед распылением дисперсия выдерживается при 35 - 90oС. 8. Способ по п.7, в котором температура равна 45 - 75oС. 9. Способ по п.8, в котором политетрафторэтилен находится в виде тонко измельченных частиц менее 100 мкм в диаметре. 10. Способ по п.9, в котором политетрафторэтилен находится в виде тонко измельченных частиц со средним размером частиц от около 0,2 до около 12,0 мкм. 11. Способ по п.9, в котором дисперсия содержит от около 0,05 до около 12 мас.% политетрафторэтилена. 12. Способ по п.11, в котором дисперсия содержит от около 0,7 до около 8 мас.% политетрафторэтилена. 13. Способ по п.11, в котором политетрафторэтилен имеет среднюю молекулярную массу от около 700 до около 700000 г/моль. 14. Способ по п.13, в котором политетрафторэтилен имеет среднюю молекулярную массу от около 700 до около 51000 г/моль. 15. Способ по п.11, в котором политетрафторэтилен получают из фторуглеродного полимерного исходного материала с молекулярной массой по меньшей мере 1000000 в виде сухого порошка, который подвергают ионизирующему облучению, чтобы уменьшить среднюю молекулярную массу полимера до около 700 - 700000. 16. Способ по п.15, в котором политетрафторэтилен получают из фторуглеродного полимерного исходного материала с молекулярной массой по меньшей мере 1000000 в виде сухого порошка, который подвергают ионизирующему облучению, чтобы уменьшить среднюю молекулярную массу полимера до около 700 - 51000. 17. Способ по п.14, в котором нагрев на этапе (в) является достаточным для расплавления, или частичного расплавления, или спекания полимера. 18. Способ по п.17, в котором нагрев на этапе (в) является достаточным для спекания полимера. 19. Способ по п.16, в котором нагрев на этапе (в) является достаточным для расплавления, частичного расплавления или спекания полимера. 20. Способ по п.19, в котором нагрев на этапе (в) является достаточным для спекания полимера.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к усовершенствованному способу изготовления режущих краев лезвия бритвы при помощи покрытия режущего края дисперсией частиц полифторуглерода, суспендированных в сверхкритической среде, и последующего нагрева полифторуглерода. Настоящий способ позволяет получить однородное полифторуглеродное покрытие по краю лезвия и в то же время устраняет необходимость применения экологически опасных растворителей. Непокрытые лезвия бритвы, несмотря на их остроту, нельзя применять для бритья сухой бороды без того, чтобы вызвать ощущение дискомфорта и боль, и поэтому само собой разумеется, что вместе с бритвой необходимо применять смягчающие бороду агенты, такие как вода и/или крем для бритья или мыло. Боль и раздражение, производимые бритьем при помощи лезвий без покрытия, возникают в результате чрезмерного усилия, которое требуется для того, чтобы протащить режущий край лезвия через несмягченные волоски бороды, а это усилие передается на нервы в коже, прилегающие к фолликулам волосков, из которых растут волоски бороды, и, как хорошо известно, чувство раздражения, вызванное чрезмерным дерганьем этих волосков, может длиться в течение значительного периода времени после того, как дерганье прекратилось. Были разработаны покрытия для лезвий с целью решить проблемы, вызванные этими недостатками. В патенте США N 3071856, выданном 8 января 1963 г., описаны лезвия с покрытием из фторуглерода, в частности, политетрафторэтилена. Лезвия могут быть покрыты следующими способами:(1) путем помещения края лезвия вблизи источника фторуглерода и последующего нагрева лезвия;
(2) путем напыления фторуглеродной дисперсии на лезвие;
(3) путем погружения лезвия во фторуглеродную дисперсию;
(4) при помощи электрофореза. Полученное лезвие затем нагревали, чтобы вызвать спекание политетрафторэтилена, который пристает к краю лезвия. В патенте США N 3518110, выданном 30 июня 1970 г., описан усовершенствованный твердый фторуглеродный теломер, предназначенный для покрытия лезвий для безопасной бритвы. Твердый фторуглеродный полимер имеет температуру плавления от 310 до 332oC и скорость потока расплава от 0,005 до 600 г за десять минут при 350oC. Молекулярная масса, согласно расчетам, составляет от 25000 до 500000. Для достижения наилучшего результата твердый фторуглеродный полимер измельчают до частиц размерами от 0,1 до 1 микрона. Десперсию напыляют на лезвия из нержавеющей стали при использовании методов электростатического напыления. В патенте США N 3658742, выданном 25 апреля 1972 г., описана водная дисперсия политетрафторэтилена (ПТФЭ), содержащая смачивающий агент "Тритон Х-100", который напыляют на края лезвия методом электростатического напыления. Водную дисперсию получают путем замены фреонового растворителя в дисперсии ПТФЭ марки "Vydax" (ПТФЭ + фреоновый растворитель), выпускаемый фирмой E.I.DuPont, Wilmington, Delaware, изопропиловым спиртом, а затем заменяют изопропиловый спирт водой. Пример 1 описывает водную дисперсию ПТФЭ, содержащую 0,4% ПТФЭ и 0,1% смачивающего агента "Тритон Х-100". В патенте США N 5263256, выданном 23 ноября 1993 г. (копия решения N 7951), описан усовершенствованный способ получения полифторуглеродного покрытия на режущем крае лезвия бритвы, включающий в себя этапы: фторуглеродный полимер с молекулярной массой, по меньшей мере, около 1000000 подвергают ионизирующему облучению с целью снизить среднюю молекулярную массу до приблизительно 700-700000; диспергируют облученный фторуглеродный полимер в водном растворе; покрывают указанный режущий край лезвия бритвы дисперсией; нагревают полученное покрытие до его плавления, в частности, до плавления или спекания фторуглеродного полимера. Несмотря на то, что эти покрытия хорошо прилипают к краю лезвия, очень трудно получать приемлемые водные дисперсии без взбалтывания или перемешивания. В заявке на патент США 08/232,197, поданной 28 апреля 1994 г., описан способ получения полифторуглеродного покрытия на режущем крае лезвия бритвы, в соответствии с которым фторуглеродный полимер с молекулярной массой в, по меньшей мере, 1000000 в виде сухого порошка подвергают ионизирующему облучению с целью снизить молекулярную массу полимера, получают дисперсию облученного полимера в летучей органической жидкости, наносят дисперсию на режущий край лезвия бритвы и нагревают полученное покрытие до спекания полифторуглерода. Полифторуглерод, предпочтительно, представляет собой политетрафторэтилен, а облучение, предпочтительно, осуществляют до получения теломера с молекулярной массой около 25000. Несмотря на то что эти покрытия хорошо пристают к краю лезвия, необходимо перемешивание, чтобы получить приемлемую дисперсию в летучих органических жидкостях, а кроме того в целом такие растворители не рекомендуется использовать вследствие того, что они могут оказывать вредное действие на окружающую среду (т.е. в настоящее время они включены в список опасных летучих органических соединений (VOC"s)). Техническая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать безопасный для окружающей среды способ покрытия режущих краев лезвия бритвы полифторуглеродом, в частности, политетрафторэтиленом. Конкретно, задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы прекратить использование хлорфторуглеродных растворителей и летучих органических растворителей в способе нанесения покрытия на лезвия. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать режущий край лезвия бритвы, который обладает практически такими же характеристиками резки и износа, как лезвия, покрытые хлорфторуглеродной дисперсией. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать безопасный для окружающей среды способ нанесения однородного полифторуглеродного покрытия на режущий край лезвия бритвы. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать способ диспергирования полифторуглеродных частиц в подаваемом потоке покрытия для лезвий, каковой способ не требует перемешивания или дополнительного взбалтывания. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать улучшенную дисперсию полифторуглеродных частиц для использования в операции нанесения покрытия на лезвия. Эти и другие задачи станут понятны специалисту из приведенных ниже разъяснений. Настоящее изобретение относится к способу получения полифторуглеродного покрытия на режущем крае лезвия бритвы, включающем следующие этапы: диспергируют фторуглеродный полимер в сверхкритической среде; покрывают указанный режущий край данной дисперсией; и нагревают покрытие достаточно для того, чтобы фторуглеродный полимер пристал к краю лезвия. Все процентные отношения, указанные в настоящем тексте, даны в массовых процентах, за исключением особо оговоренных случаев. В настоящем тексте термин "режущий край лезвия бритвы" включает вершину резца и грани лезвия. Заявитель признает, что все лезвие может быть покрыто способом, описанным в заявке; однако полное покрытие этого типа не является существенным признаком настоящего изобретения. В настоящем тексте термин "сверхкритическая среда" означает плотный газ, который находится при температуре выше критической (т.е. температуре, выше которой нельзя произвести сжижение этого газа давлением). Такие среды являются менее вязкими и легче диффундируют, чем просто жидкости, поэтому их с большей эффективностью используют в качестве растворителей, например, в жидкостной хроматографии. В прошлом предлагались различные способы получения и использования экологически безвредных дисперсий фторуглеродного полимера для покрытия режущих краев лезвия бритвы. См., например, Патент США N 5263256. Все эти способы позволяли получать лезвие, которое имеет сильно неоднородное полимерное покрытие. А это может привести к неравномерности режущего усилия по длине лезвия. Заявитель неожиданно открыл, что при использовании фторуглеродного полимера, в частности политетрафторэтилена, диспергированного в сверхкритической среде, качество покрытия на лезвии существенно улучшалось по сравнению с известными ранее системами. Лезвие, полученное по настоящему изобретению, требует гораздо меньше усилий для того, чтобы резать смягченный водой волос. Эта способность сохраняется в течение нескольких операций бритья при помощи одного и того же режущего края лезвия. В соответствии с настоящим изобретением получают дисперсию из фторуглеродного полимера. Предпочтительными фторуглеродными полимерами (т.е. исходными материалами) являются те полимеры, которые содержат цепочку атомов углерода, включая преобладание групп -CF2-CF2-, такие как тетрафторэтиленовые полимеры, включая сополимеры, такие как сополимеры с малыми количествами (например, до 5 мас.%) гексафторпропилена. Эти полимеры на концах углеродных цепочек имеют группы, которые могут разниться по своей природе в зависимости от способа получения полимера, что является хорошо известным фактом. Среди обычных концевых групп в таких полимерах:
-H,-COOH-,Cl,-CCl3,
-CFCIF2Cl,-CH2OH, -CH3
и т.п. Хотя точная молекулярная масса и распределение молекулярных масс в предпочтительных полимерах не являются достоверно известными, считается, что эти полимеры имеют молекулярные массы от около 100 до около 700000, предпочтительно от около 700 до около 51000, а лучше всего около 50000. Предпочитаемыми хлорсодержащими полимерами являются те полимеры, которые содержат от 0,15 до 0,45 мас.% хлора (который присутствует в конечных группах). Могут быть использованы смеси из двух или более фторуглеродных полимеров, при условии, что эти смеси обладают вышеуказанными характеристиками расплава и скоростью потока расплава, даже в тех случаях, когда индивидуальные полимеры, образующие смесь, не обладают этими характеристиками. Наиболее предпочитаемым исходным материалом является политетрафторэтилен (ПТФЭ). Наиболее предпочтительным полифторуглеродом является полимер, полученный из фторуглеродного полимерного исходного материала с молекулярной массой в, по меньшей мере, 1000000 в виде сухого порошка, который подвергают ионизирующему облучению с целью снизить среднюю молекулярную массу полимера до значений от около 700 до около 700000, предпочтительно от около 700 до около 51000, а лучше всего до около 50000. Этот процесс описан в патенте США N 5263256, который упоминается здесь для сведения. Доза облучения, предпочтительно, составляет от 20 до 80 мрад, и ионизирующее облучение, предпочтительно, осуществляют гамма-лучами от источника Co60. Полифторуглерод, предпочтительно, представляет собой политетрафторэтилен, и облучение, предпочтительно, проводят с целью получить теломер, имеющий среднюю молекулярную массу в около 25000. Несмотря на то что сверхкритическая среда обладает очень низкой способностью растворять политетрафторэтилен, мною было обнаружено, что политетрафторэтилен можно диспергировать в сверхкритической среде и успешно напылять на края лезвия. В последнее десятилетие сверхкритические текучие среды использовались для экстрагирования, фракционирования полимеров, в хроматографии и генерировании катализатора. Они использовались также в качестве реакционных сред (при синтезе, включая полимеризацию), для очистки и для диффузии лекарственных препаратов в субстрат. Сверхкритическая среда обладает промежуточными свойствами между нормальными жидкостями и газами. Хотя любой материал можно привести в состояние сверхкритической среды, газ является предпочтительным, потому что его можно сжимать при низких температурах. Примерами таких газов являются двуокись углерода, аммиак, оксид азотистой кислоты, этан, этилен и пропан. Жидкости требуют высоких температур для того, чтобы привести их в сверхкритическое состояние. Двуокись углерода можно использовать достаточно широко, в меньшей степени это относится к аммиаку и оксидам азотистой кислоты. Они обладают высокой солюбильностью и легко диффундируют в органические материалы при низких затратах. Однако двуокись углерода (CO2) является предпочтительной. Двуокись углерода экологически безвредна. Она включена в список разрешенных соединений Агенства по охране окружающей среды. Ее ПДК составляет 5000 частей на млн/м3 (5%, выше наступает удушение). См. работу K.A.Nielsen et al. Supercritical Fluid Spray Application Technology, Union Carbide Report 1990. В настоящее время CO2 получают путем ферментации побочных продуктов природных нефтяных скважин, которые в противном случае поступают в окружающую среду. Плюс к тому CO2 негорюч и в большинстве случаев проявляет себя как инертный газ, поэтому он не вступает в реакцию при нанесении покрытия на лезвие. Это вещество пригодно для еды и питья, что очевидно из широкого применения двуокиси углерода при изготовлении напитков. Двуокись углерода известна как хороший растворитель, применяемый в операции нанесений покрытий, где она растворяет, солюбилизирует или вызывает набухание полимеров. Также ее параметр растворимости может составлять от 1 до 8 при изменении температуры и давления. Растворимость полимера в двуокиси углерода при получении покрывающих составов зависит от свойств полимеров. Благоприятными характеристиками, в числе прочего, являются низкая молекулярная масса, низкая полидисперстность и низкий параметр растворимости. Было обнаружено, что растворимость в сверхкритической среде CO2 повышается в тех системах, которые содержат фтор, кремний и объемные замещающие группы в структуре полимера. См. работу Argyropoulos et al. "Polymer Chemistry and Phase Relatioships of Supercritical Fluid Sprayed Coatings", Proceedings of the 21st Water-Borne, Higher-Solids, and Powder Coatings, Symposium, New Orleans (Feb. 1994). Двуокись углерода обладает высокой диффузионной способностью и проникает в органические материалы благодаря своей низкой вязкости и, возможно, низкому поверхностному натяжению. Например, вязкость смеси 65% полиакриловой кислоты/2-гептанона составляет 1000 сантипуазов. При 28% CO2 в виде сверхкритической среды вязкость снижается до 30 сантипуазов. Высокая диффузионная способность и растворимость указывают на то, что CO2 в виде сверхкритической среды хорошо использовать для экстрагирования, инфузии и при нанесении покрытий с высоким содержанием сухого остатка. См. работу Nilsen et al. "Application of High Solids Coatings Using Supercritical Fluids", High Solids Coatings

Полифторуглеродная дисперсия. Получают 1%-ную дисперсию ПТФЭ в сверхкритической среде CO2. Полифторуглерод представляет собой материал "Teflon


Класс B26B21/60 материалом покрытия