[发明专利]剃刀上的原子层沉积涂层

说明书

技术领域

本发明涉及涂层组分。更具体地讲，本发明涉及剃刀组件例如剃刀刀片上的改善的涂层。

背景技术

市场上的大部分剃刀刀片均是通过向锋利的不锈钢基底施加薄膜硬涂层制备的。这些涂层通常是通过“物理气相沉积”(PVD)技术而沉积在刀刃上的，所述技术包括真空条件，其中原材料(称作靶标材料，即，将被沉积的材料)一般呈固体形式。通常的PVD技术并入了诸如溅射涂覆或“脉冲激光沉积”(PLD)之类的工艺。

薄的硬涂层具有某些作用和优点。一个优点是，硬涂层一般通过加固刀刃来强化刀刃尤其是具有细长轮廓的那些，从而在剃刮期间保护刀刃免受过度损伤。

此外，PVD形成的涂层一般会很好地粘附在刀刃的表面上，继而提供足够的表面以用于随后的涂层(例如，Teflon或调聚物涂层或其他聚合材料涂层)的沉积。

然而，目前的PVD工艺的一个主要缺点是，PVD工艺主要为“视线”工艺，使得最佳品质的涂层沉积在平坦的表面或组件上。利用PVD工艺，为了获得对三维的成型组件的最佳覆盖率，通常使所述组件在真空室中旋转并作行星式运动。尽管这些旋转及行星式运动的附加步骤有助于产生更均匀的覆盖率，但制备的涂层的品质会受到不利影响，因为如本领域已知的那样，涂层密度相当快速地随入射角而劣化，并且已知PVD工艺由于其沉积性质的缘故，所产生的是具有柱状生长的膜或涂层。对膜的此类柱状生长的一般描述可见于J.A.Thornton，Ann.Rev.Mater.Sci 7，239(1977)，题目为“High Rate Thick Film Growth”。

PVD形成的涂层能够与沉积同时地被成型，因为无需停止沉积过程以便允许最终刀刃尖端或刀片尖端最佳地被成形以用于切割毛发而不会切割或划伤皮肤。因此，为了增加密度并限制膜的柱状生长，常常将目前的PVD溅射膜或涂层用高偏压来沉积，从而优化薄膜的机械特性。然而，高偏压的缺点是，其可导致所得最终刀片尖端变得过于锋利(例如，表现为刀片尖端区域中只有极少或根本没有涂层)，从而限制了获得如下文所述的期望的最佳尖端半径。

因此，均匀地涂覆剃刀刀刃已成了现有技术中的挑战。

在入射角常常较小(例如，15度或更小)的情况下，即使施加了高偏压，刀刃上的现有技术的涂层一般仍然是低密度柱状的，具有受到不利影响的机械特性和膜粗糙度。

此外，使用真空技术来沉积涂层的一个固有问题一般来讲在于刀刃上的涂层可产生如下的刀片尖端半径值，所述半径值对于能够剃刮的刀刃来讲可能太大了，并且可具有不可取地高的羊毛毡切削力(例如，从切割羊毛毡获得的最低切削力较高)。一般来讲，切削力是通过羊毛毡切割测试来测量的，所述测试通过测量每个刀片切穿羊毛毡所需的力来测量刀片的切削力。使每个刀片穿过羊毛毡切割器一定的次数(例如，5次)，并且在记录仪上测量每次切割的力。将最低值定义为切削力。

为了使刀刃有效地剃刮毛发(例如，剃刮能力)，一般已知的是，羊毛毡切削力有利地可能需要小于约1.6磅，这与约20nm的刀片尖端半径值一致。对羊毛毡切削力和刀片尖端半径的描述可见于公布于2007年10月4日的题目为“Razors”的美国专利公布2007/0227008、公布于1991年10月15日的题目为“Razor Blade Technology”的美国专利5,056,227、和公布于1991年9月17日的题目为“Razor Blade Technology”的美国专利5,048,191，前述专利转让给了本文的受让人。

此外，已知的现有技术的工艺例如PVD一般只限于涂覆不超过刀片侧翼的上部并且一般不覆盖整个刀片侧翼。此外，沉积的涂层厚度越远离最终尖端(例如，更靠近刀片主体)就越薄，使得所述厚度一般朝刀片侧翼的端部可接近于零。

然而，可期望一次只利用所述一种工艺以不仅涂覆刀片侧翼的一部分而且还均匀地涂覆整个刀片侧翼，并且也涂覆刀片主体的部分或整个刀片主体，其中剃刀刀片一般具有刀片主体和两个刀片侧翼。

因此，需要更好地发展涂覆剃刀刀片的工艺以改善涂层的品质(例如，均匀度和致密度)和覆盖率，同时保持剃刮能力。

发明内容

本发明提供了一种用于涂覆剃刀刀片的方法，所述方法包括使用原子层沉积(ALD)工艺在被定位在真空室中的至少一个剃刀刀片上沉积至少一种材料的至少一个涂层，其中所述至少一个涂层覆盖至少一个刀片侧翼的整个表面和所述至少一个剃刀刀片的刀片主体的表面的至少一部分；以及蚀刻所述至少一个涂层。所述蚀刻可发生在ALD工艺期间、之后或既发生在ALD工艺期间也发生在ALD工艺之后。