[发明专利]聚合物切割刃结构和制造聚合物切割刃结构的方法

说明书

本发明提供了一种功能性聚合物切割刃结构(40)和用于制造由聚合物材料构成的切割刃结构的方法。所述切割刃结构可在具有刀片主体或刀片支撑体型的基板(42)上产生。通过用电磁辐射固化前体材料来制备所述聚合物材料，其中所述辐射的波长约为固化所述前体材料所需的波长的两倍。可使用本发明来形成在剃刀刀片架或刀片盒中使用的剃刀刀片(82)。

技术领域

本发明涉及剃刀和制造切割刃结构的方法，并且更具体地涉及由聚合物材料制造切割刃结构诸如剃刀刀片的方法。

背景技术

剃刀刀片通常由诸如不锈钢的合适金属薄片材料形成，该金属薄片材料被纵切成所需的宽度并被热处理以使金属硬化。硬化操作利用高温炉，在高温炉中，金属可被暴露于大于约1000℃的温度至多约20秒，之后进行淬火，由此使金属快速冷却，以获得某些期望的材料特性。

硬化之后，通常通过研磨刀片来形成切割刃。将钢制剃刀刀片机械地磨快以形成切割刃，该切割刃是锋利且强的以长时间切断毛发。连续研磨过程通常限制刀片形状以具有呈大致三角形或楔形轮廓(例如，横截面)的直刃。切割刃楔形构型通常具有半径小于约1000埃的最终末端。

这种现有方法的优点是它是一种经过证明的大量、高速制备刀片的经济性方法。如果此类方法可将较低成本的材料用于刀片成形并且还能够实现不是大致三角形的切割刃轮廓，则其将是特别期望的。

公开了用于一次性餐具或一次性外科手术刀的具有由聚合物材料制成的切割刃的刀片(例如，美国专利6,044,566、美国专利5,782,852)。GB2310819A中公开了由聚合物材料制成的剃刀刀片。现有技术聚合物刀片中的任一个的缺点在于制备此类塑性刀片的方法对于大批量生产而言不具成本效益而且也不适于形成末端半径小于1μm的切割刃，如切割毛发所需的。

通常，现有技术利用熔体流动加工技术。将现有技术的熔融聚合物注入通常为金属的模具腔中，但聚合物通常太粘(通常超过100,000厘泊)而不能完全渗入亚微米(例如，小于1微米)尺寸的空间中，该空间是腔中形成剃刀刀片刃所需的。然而，选择可能有利于渗入亚微米尺寸空间中的较低粘度材料或增加注射压力，导致聚合物材料在模具的两个半块的配合表面之间渗透，这被称为“飞边”，并且因此不能实现所需的切割刃末端半径。聚合物材料的粘度降低也可通过将聚合物原料加热到玻璃化转变温度以上(通常超过200℃)来获得。此外，在填充腔之后，流体聚合物材料需要冷却以实现固体状态，这导致刀片形状的收缩和刃的圆化，并且因此不能实现所需的切割刃末端半径。

因此，需要由聚合物制备切割刃结构的更好方法和制备用于剃刀的切割刃结构的更高性价比方法，该切割刃结构具有所需的末端半径、更少刃质量可变性和锋利性以提供相当或改善的剃刮体验。

还期望寻找可形成具有任何形状(诸如非线性刃)的切割刃结构和/或提供整合组件的材料和方法。

近来，增材制造技术诸如立体光刻和三维打印已被广泛用于制造聚合物结构。在这两种情况下，三维对象由材料的小体积元素(所谓的体素)构成，将材料的小体积元素连续地添加到彼此直到形成整个对象。然而，这些技术的空间分辨率限于数十微米的单个像素的尺寸，该尺寸大于切割刃的最终末端半径。

高分辨率增材制造，诸如例如在Photonics Spectra(第40卷(2006)，第10期，第72-80页)中描述的2光子聚合(2PP)是已知的，并且其形成亚微米尺寸对象的潜力已针对微型机械致动器(例如，US7,778,723B2)、微流体装置、光学元件(例如，US8,530,118B2)、光子晶体(例如，US2013/0315530A1)和生物医学应用诸如微针(例如，美国专利公布2009/099537A1、CN103011058A)和组织工程支架(例如，美国专利公布2013/012612A1)展示。