安全剃刀制造技术

本发明专利技术涉及刮面和由单晶陶瓷材料形成一刀片。刀片有一锋利的切削刀刃，且设置了将刀片（切削元件）安装和固定在刀片装置内的支承元件。在切削刀刃前面设置了一保护元件且平行于切削刀刃延伸。提供了多个平行的切削元件。本发明专利技术还涉及一种制造切削元件的方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及安全剃刀及其制造，本专利技术特别涉及用在安全剃刀的刀片装置内的切削元件或者刀片。一安全剃刀通常包含一刀片装置，该刀片装置至少具有一个带有一切削刀刃的刀片，其中切削刀刃借助与刀片装置固定的手柄移过被剃削的皮肤表面。刀片装置可拆卸地安装在手柄上，当刀片的锋利度减弱到令人不满意的程度时，可以用新刀片更换刀片装置；或者可以使刀片与手柄永久地固定，当刀片或者刀片组变钝时，将整个剃刀更换掉。可拆卸和可更换的刀片装置通常是指剃削盒。剃刀刀片装置的剃削性能不仅取决于刀片的锋利性，而且取决于刀片相对于刀片装置(在剃削过程中通常与皮肤接触)的其它部件的配置情况。现代剃刀刀片装置通常由钢带制成刀片，这些刀片的加工涉及几个步骤，这些步骤中的很多步骤都会影响到成品刀片的剃削性能。这些加工步骤包括研磨刀刃、抛光刀刃、涂敷刀刃并使其成形，以及将刀片固定到刀片支承件上。刀片与其它刀片装置元件组装在一起，通常安装在带有保护和盖帽件的长方形框架或者外壳内，其中保护和盖帽件在刀片(组)的前面和后面与皮肤接触。在装配工序中，每个刀片必须准确地安装到某一位置，以建立起理想的“剃削几何形状”，即在剃削过程中确定刀片相对皮肤表面的倾斜度的刀片的角度方位，以及刀片刀刃与紧紧位于刀片前后的皮肤接触元件之间的精确位置。尽管现代生产技术能使刀片加工和刀片装置组装操作自动化，但是，可以理解整个刀片装置的加工是一个复杂工序，需要执行和完成很多操作过程才能达到严密的公差。已作过尝试用陶瓷晶体材料，即蓝宝石加工成剃削元件，以改进不锈钢刀片，但是，所遇到的技术困难阻碍了取代钢质刀片在商业可行性方面的发展。本专利技术基于这样一种现实，即，可将与剃削无关的工艺中采用的技术用于制造剃刀刀片切削元件且该技术在切削元件加工与依靠刀片位置和方位建立最后的剃削几何形状这两个方面都能基本上简化安全剃刀刀片装置的生产过程。根据一方面，本专利技术主要存在于或用于安全剃刀刀片装置内的切削元件内，在于带有锋利的切削刀刃并与用单晶材料制成的支承元件整体形成。更确切地讲，本专利技术提供一种在安全剃刀刀片装置内或用于其中的整体刀片结构，包含一带有锋利切削刀刃的切削元件；用于在刀片装置内安装和固定切削元件的支承元件；以及一设置在切削刀刃前面的元件，用于确定切削刀刃的剃削参数，所述切削元件、支承元件和另一个元件由单晶材料整体形成。本专利技术中的整体刀片结构包含多个切削元件，例如2或3个切削元件彼此的切削刀刃间隔开而前后设置；一较靠前面的切削刀刃用于确定后面的切削元件的剃削参数。切削元件可以是细长的，且可以在刀片装置长度的主要部分上连续延伸，以及可以利用设置在切削元件端部的整体支承元件互相连接。另一方面或者另外，所形成的整体元件可以在一个或者多个在其端部的中间的位置与切削元件相互连接。整体刀片结构还能够包含相对大量的切削元件，这些元件沿刀片装置的长度方向以及从前到后的方向分布。沿长度方向对切削元件的连接，可以通过与那些切削元件整体形成的支承元件而相互连接起来。本专利技术刀片结构的优选结构包含一保护元件，其与切削元件平行并与切削刀刃向前间隔开延伸。整个保护元件在组装好的刀片装置内构成一个所谓“挡板”，因此，在皮肤遇到后面刀片的切削刀刃之前，保护件构成与皮肤接触的刀片装置的最后的部分，然后，保护元件至少参与建立剃削几何形状的某些参数，特别要注意的是后面刀片的跨度和暴露量，这种做法从刀片装置加工之时起，因而组装误差比传统的刀片装置加工方法要少的多。对于刀片结构的另一个可能性是包含一设置在切削元件或切削元件组后面的整体元件，以便至少形成在组装好的刀片装置内的盖帽结构的元件的一部分。单晶陶瓷材料较适用的是硅。用于制造硅晶薄片和使薄片成形的技术，在电子工业中得到了发展并在集成电路的生产中采用。而且，尽管使这种薄片形成切削刀刃的可能性已得到承认，但是，人们还没有认识到不仅可以利用这种方法制造令人满意的剃刀，而且通过这样做可以在简化整个剃刀刀片的加工方面获得极其本质的优点。单晶硅(SCS)有很多有益的特性，这些特性更吸引人们在剃刀刀片的加工中用单晶硅替换钢。尽管单晶硅的强度视单晶结构内的不良密度而定，但是单晶硅具有与钢相同的弹性模量。缺乏晶粒边界和在集成电路等级的SCS内有杂质意味着缺陷的最大潜在源头是表面裂纹，基于这个原因，在加工SCS薄片时应小心谨慎地将产生这种裂纹的风险降到最小。SCS可以通过蚀刻加工步骤以非机械手段加工，使其尺寸误差小于一个微米，这种加工方法可称为“微切削加工”，对大多数部件来说加工后所产生的缺陷是蚀刻加工当中产生的蚀刻麻点，这样，在SCS剃刀刀片产品成形中得到的SCS强度与钢相同。已知的蚀刻加工技术包含使用化学制品例如氢氧化钾的湿蚀刻加工以及等离子蚀刻加工和反应离子蚀刻加工的干蚀刻加工，已经证明利用这种技术可以使SCS形成各种各样的形状。在执行蚀刻加工操作中，可以使用各向同性或各向异性的蚀刻加工方法。在两种方法中的任何一种中，都需采用一种光刻掩模以建立在蚀刻加工中产生的形状和模型，将光刻掩模通过已知的光刻技术印刷到SCS表面。在各向同性蚀刻加工中，沿所有的方向以相同速率切削材料，可以控制材料的切削以产生一个与暴露在蚀刻加工处理条件下的表面基本相同的表面，因此，各向异性蚀刻加工在单晶材料特性上的优势在于沿着单晶结构确定的方向切削材料。在SCS内、{111}结晶面被蚀刻的最慢，因此，如果沿<001>方向对单晶体进行蚀刻加工，{111}结晶面应该相对该表面保持54.7°的角度。可以利用这种情况以有利于本专利技术的剃刀刃片切削元件及其切削刀刃。尽管湿化学物质蚀刻加工在相对廉价和快速方面有优势，但是本专利技术在其范围内包括通过干蚀刻加工方法得到的单晶陶瓷材料的刀片结构，该方法是利用离子侵入移走单晶材料。后者使设计有很大的自由度，但是，干蚀刻加工方法更难于控制且要求使用更复杂，因而也更昂贵的设备。当然，刀片结构的加工可以采用湿和干蚀刻相结合的方法来加工，并且也可采用各向同性和/或各向异性蚀刻加工方法。考虑到上述内容，本专利技术的第二方面是提供一种加工安全剃刀刀片装置的切削元件的方法，其步骤包含提供一种其表面位于结晶结构的预定平面内的单晶材料的薄片；以及通过采用蚀刻加工工艺在表面上有选择地切削晶体材料，而形成一个相对该表平面倾斜一锐角的平面切削元件并且基本在该表平面处具有一锋利的刀刃。如上所述，该蚀刻加工工艺可以是湿蚀刻加工和/或干蚀刻加工以及各向同性和/或各向异性蚀刻加工方法。也可依赖这种蚀刻加工方法整体形成切削元件支承件以便相对安全剃刀刀片装置支承和定位切削元件。可以看到，通过蚀刻加工方法形成的切削刀刃的尖端半径，与目前市场上出售的刀片装置的传统钢刀片的尖端半径非常接近，但是，可以发现，其它的尖端半径更适用于本专利技术生产的切削元件。尽管可以用蚀刻加工方法得到所期望的锋利而有合理硬度的刀刃，但是如果需要，还可以涂覆硬材料，例如已知的氮化硼、非晶金刚石或者象金刚石的碳，都可以镀到由单晶体材料形成的切削刀刃上。无论是否在切削刀刃上镀有硬涂层，都可以用另外的和已知的方法再向切削刀刃上镀上PTFE涂层。可取的是，用单个单晶材料形成的薄片同时形成本专利技术的几个整体刀片结构，然后将加工好的各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在安全剃刀刀片装置内或者用于该装置的切削元件，该切削元件包含一锋利的切削刀刃并且与支承件整体形成，它们由单晶陶瓷材料形成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特怀特，格雷厄姆J西姆斯，凯文L鲍威尔，
申请(专利权)人：吉莱特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]