處理剃鬚刀刃的方法
2023-05-06 07:51:21 1
專利名稱：處理剃鬚刀刃的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備剃刀刃的改進方法，該方法為將一種含水多氟烴分散體塗覆於該刀刃上並隨之加熱該多氟烴。本發明的方法提供了良好的調聚物粘合性和刀片的耐磨性，還避免了使用對環境有害的溶劑。
未塗覆的剃刀儘管很銳利，但不能用於無不舒服和無疼痛感的幹法剃鬚，且在實際使用中它必須用如水和/或剃鬚脂或肥皂的鬍鬚軟化劑來剃鬚。用未塗覆刀片刮鬍須所產生的疼痛和刺激歸咎於用刮刀刮未軟化的鬍鬚時所需的刮力太大，該力從與毛髮的毛囊相鄰的皮膚傳到神經，且眾所周知，由刮淨毛髮而引起的刺激在刮完後可持續一段相當長的時間。為克服這些缺點發展了刀刃塗覆技術。
公開於1960年5月24日的Granahan等人的美國專利US2，937，976描述了一種「塗覆」的刀片，它提供了一種對於刮鬍須時所需力的減輕作用。其塗覆材料包括一種含有有機矽的聚合物，該聚合物部分地固化成一種凝膠，使其保持粘結於該刀刃上。雖然這種塗覆的刀片獲得了可觀的商業上的成功，但是其塗層不能保持長久，且會相當快地就磨損掉。
公開於1963年1月8日的Fischbein的美國專利US 3，071，856描述了塗覆碳氟化合物的刀片，特別是塗覆聚四氟乙烯的刀片。該刀片可以通過(1)將刀刃放置於靠近碳氟化合物的供料處並隨之加熱該刀片，(2)將一種碳氟化合物分散體噴塗到刀片上，(3)將刀片浸漬到一種碳氟化合物分散體中，或(4)用電泳法來塗覆。實例2表述了一種刀片，該刀片是用一種水膠態分散體浸漬塗覆的，其中該分散體含有25%(重量比)細粒固體的四氟乙烯聚合物(DuPont's Teflon Clear Finish)。然後熔結該所得的刀片。
發表於1970年6月30日的Fischbein的美國專利US3，518，110公開了一種用於塗覆安全剃刀片的改進的固體碳氟調聚物。該固體碳氟調聚物的熔點在310℃至332℃之間，且在350℃處具有每10分鐘0.005至600克的熔體流動率。其分子量估計為在25，000至500，000之間。將碳氟聚合物破碎成0.1至1微米的顆粒效果最佳。實例2公開了一種0.5%聚四氟乙烯、PTFE、(雜質0.44%氯和0.06%氫)、和0.5%TritonX-100溼潤劑的水分散體。該分散體用靜電噴塗噴至不鏽鋼刀片上。實例8表述了四氟乙烯的聚合作用是用作為調聚物的甲醇和作為催化劑的過硫酸銨在一種水分散體中來完成的。
發表於1972年4月25日的Fish等人的美國專利US3，658，742公開了一種含有TritonX-100溼潤劑的水聚四氟乙烯(PTFE)分散體，其用靜電噴塗法噴至刀刃上。該水分散體是通過在商標為Vydax的PTFE分散體中的氟裡昂溶劑(PTFE+Freon溶劑，由E.I.DuPont、Wilmington、Delaware提供)與異丙醇交換，然後用水與該異丙醇交換來製備的。實例1公開了一種含有0.4%PTFE和0.1%TritonX-100溼潤劑的水PTFE分散體。
發表於1973年10月16日的Dillon的美國專利US3，766，031，在此列為參考文獻，其中指出對於熔結或未熔結的聚四氟乙烯應用一定精確劑量的電離輻射，以提供這種材料能成為粉碎微粒而無有害的熱付作用，且所生成的顆粒可在各種介質中易於分散。這種顆粒具有與聚四氟乙烯樹脂相關的極低的摩擦係數。按照本發明的方法電離輻射的劑量處於約5至約25兆拉德(megarads)範圍之內，且最好是維持在約10至25兆拉德之間。
1980年3月6日的歐洲專利申請No.0，017，349公開了熔結的聚四氟乙烯能通過電子或亞原子微粒在具有氧或空氣存在的條件下的輻照，且同時或隨之加熱使溫度處在低於該材料的熔點的條件下的結合作用被不破壞結構地破碎以致於粉碎成一種平均粒度小於10微米的粉末。輻射、加熱和處於某溫度條件下時間的有效和經濟的優選範圍是對於至少約1個半小時約為50-150Mrads、150°F至600°F，其中取決於所要求的平均粒度和粉末的熔流特性以及該粉末可接受的產量。
在刀片塗覆工藝中以前試圖使用的水多氟烴分散體產生無法接受的粘性或需要無法接受的大力來刮鬍須。而且，該多氟烴塗層由於所需力的顯著增加的原因使其磨損太快，以致於不能連續刮鬍須。
本發明的一個目的是要提供一種有益於環境的用多氟烴特別是聚四氟乙烯塗覆剃刀刃的方法。特別是，本發明的一個目的是從刀片塗覆工藝中除去氯氟烴溶劑和揮發性有機溶劑。
本發明的另一個目的是提供一種剃刀刃，它具有與塗有氯氟烴分散體刀片基本相同的刮削和耐磨特性。
這些和其它目的對於本領域技術人員從下述中將會清楚地看出。
本發明涉及一種在剃刀刃上形成多氟烴塗層的改進方法，其中該步驟包括使具有分子量至少為約1，000，000的碳氟聚合物粉末在電離輻射的作用下其平均分子量減少成約700至約700，000;在一種水溶液中分散該被輻射的碳氟聚合物;用該分散體塗覆所述的剃刀刃，以及加熱該所獲得的塗層使其熔結、部分地熔結或燒結該碳氟聚合物。
除非另外指出，本文所述的所有百分比和比率均是以重量為基礎。
本文所用的「剃刀刃」一詞包括剃刀的刃口和刀片的側面。申請人認為以本文所述的方式可塗覆整個刀片;然而本發明認為沒有必要進行這種形式的封套式的塗覆。
另外，本文所使用的「電離輻射」或「輻照」一詞指的是X射線、β射線、γ射線、電子或正電子的輻射。優選的是γ射線輻射。
以前已提出過各種方法來製備和使用碳氟聚合物的水分散體對於剃刀刃進行塗覆。所有這些方法製備的刀片總是在剃鬚的效果上迅速地降低。申請人驚奇地發現，當使用輻照過的碳氟聚合物，特別是輻照過的聚四氟乙烯，則該刀片與現有技術的水溶液系統相比較在長效方面表現出顯著的提高。以本發明製備的刀片在剃用水軟化的鬍鬚時僅需要很小的力。當用同一個刀片連續剃鬚幾次時均保持使用這種減小的力。
按照本發明，用一種輻照過的碳氟聚合物來製備水分散體。優選的未輻照過的碳氟聚合物(即原料)是指含有包括以-CF2-CF2-基團為主的碳原子鏈的那一類，例如四氟乙烯聚合物，其中包括如含少量(如小於5%重量比)六氟丙烷的共聚物。這些聚合物在該碳鏈的端部具有端基，它可以採用已知的製備方法使該聚合物在性質上進行變化。這類聚合物通常的端基有-H、-COOH、-Cl、-CCl3、CFClCF2Cl、-CH2OH、-CH3等等。然而該優選的聚合物的準確分子量和分子量的分布不能確切地知道，但相信它們所具有的分子量大於1，000，000。優選的含氯聚合物含有氯為0.15至0.45%(重量比)(該氯處於端基上)。也可以使用兩種或多種碳氟聚合物的混合物，只要所提供的混合物具有上述的熔結和熔流率特性即可，既使構成該混合物中的單個聚合物不具有這些特性也行。最好的原料是聚四氟乙烯。
按照本發明，提供一種在剃刀刃上形成多氟烴塗層的方法，它包括將上述在乾粉形式下具有分子量至少為1，000，000的碳氟聚合物原料進行電離輻射處理，使得該聚合物的平均分子量減少成為約700至700，000，較好地成為約700至約51，000，最好成為約700至約25，000，在一種水介質中形成一種該輻照過的聚合物的分散體，將該分散體噴到剃刀片的刃口上，且加熱所獲得的塗層，從而使該聚合物粘結在刀刃上。
加熱該塗層是要使該聚合物粘結於該刀片上。該加熱操作能形成一燒結的、部分熔結的或熔結的塗層。優選的部分熔結或完全熔結的塗層是使得該塗層更廣泛地擴散和覆蓋在該刀片上。對於熔結、部分地熔結和燒結的更詳細的討論請參見McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology，第12卷，第5版，437頁(1902)，在此將其作為參考文獻列出。
優選的輻射劑量是20至80兆拉德，且最好是採用Co60源的γ射線進行電離輻射。優選的多氟烴是聚四氟乙烯，且最好是通過輻照作用來獲得具有平均分子量為約25，000的一種調聚物。
為了形成噴於刀刃上的分散體，該輻照過的多氟烴應具有很細的粒度，最好平均粒度不大於約100微米。通常可購到的粉末多氟烴原料是比這個要求要粗的原料，它可以在輻照步驟之前或之後將其研磨到所要求的這個粒度。最好是在輻照之後進行研磨。一般，在分散體中的多氟烴的含量是約0.5%至約2.0%(重量比)，最好是約0.7%至約1.0%(重量比)。
在一個優選的實施方案中，其粒度範圍是約2μm至約8μm。對於這些顆粒需要一種溼潤劑。通常，在本發明中所使用的溼潤劑可以從可獲得的用作水的、聚合的分散體的各種表面活性材料中來選擇。這些溼潤劑包括二烷基硫代琥珀酸的烷基金屬鹽、高脂肪酸的皂類、脂肪族胺、脂肪酸的脫水山梨醇單和雙酯以及它們的聚氧化烯醚的衍生物、烷芳基磺酸鹽的烷基金屬鹽、聚烯化醚1，2-亞乙基二醇和所述1，2-亞乙基二醇的單和雙脂肪酸酯。本發明所使用的優選溼潤劑是非離子的，更具體地說是烷代苯基聚烯化醚醇，如由Union Carbide售出的Triton X-100和Triton X-114、由Rhone-Poulenc售出的Ipegal CO-610和由Union Carbide Company售出的Tergitol12P12。使用含有12個環氧乙烷基的十二烷基苯基聚乙烯醚醇的Tergitol12P12已獲得特別有效的結果。通常可以變化其溼潤劑的用量。一般使用溼潤劑的量相等至少碳氟聚合物重量的約1%，最好是碳氟聚合物重量的至少約3%。在優選的實施方案中，該溼潤劑的用量範圍是該聚合物重量的約3%至約50%，然而期望使用較低含量的溼潤劑。在使用範圍是約3%至約6%之間時可獲得特別良好的結果。
非離子表面活性劑常常以它們的HLB(親水-親油平衡)數來表徵。對於簡單的脂肪醇乙氧基化物，其HLB數可以用HLB＝E/5來計算，其中E是在該分子中環氧乙烷的重量百分比。
基本上，在本發明中能使用的任何溼潤劑其親水-親油平衡數為約12.4至約18，最好是約13.5至約18.0。對於HLB數的進一步討論請參見Krik-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第22卷，360-362頁，在此將其作為參考文獻列出。
該分散體可以用任何合適的方式使其塗於刀刃上，從而獲得儘可能均勻的塗層，如用浸漬法或噴塗法;對於塗覆該刀刃特別優選的是噴霧法，在這種情況下，為了增加沉積的效率，最好使用一靜電場與其噴霧器相聯繫。對於這種靜電噴塗技術的進一步討論請參見於1973年1月30日發表的Fish的美國專利US3，713，873，在此將其列為參考文獻。為了易於噴塗，最好預熱分散體，其預熱的程度取決於該分散體的性質。最好也將該刀片預熱到接近其揮發性液體沸點的一個溫度處。
無論怎樣，在刀片的刃上已沉積有聚合物顆粒的刀片必須被加熱到一升高的溫度處，從而在該刀刃上形成一粘結的塗層。持續加熱的時間長度可以相差很大，從短至幾秒鐘到長至幾小時，這取決於該所用特定聚合物的特性、該刀刃的性質、該刀片被加熱至所需溫度的速率、其所處於的溫度、以及加熱刀片時所處的氣氛性質。儘管刀片可以在空氣中加熱，但最好是在一種惰性氣氛(如氦、氮等)、或在一種還原氣氛(如氫)、或在這些氣體的混合物、或在真空中將其加熱。該加熱必須足以使聚合物的各個顆粒至少形成燒結。最好是該加熱必須足以使該聚合物擴散成為一事實上具有適當厚度的連續膜，並使其成為牢固地粘結於刀刃上的材料。
顯然必須調整該加熱條件，即最高溫度、時間長度、等等，以避免該聚合物事實上的分解和/或刀刃金屬的過分退火。最好該溫度應不超過430℃。
下列特定的實例說明了本發明的性質。用下列各實例的刀片所獲得的第一次剃鬚質量等於用現在可購得的一種氯氟烴溶劑製備的塗有碳氟聚合物的刀片所具有的質量;並且用各個特定實例的刀片重複剃鬚使用時其質量的降低要小於用現有技術已知的一種水溶劑製備的塗有碳氟聚合物的刀片時其質量的降低。
實例1將平均分子量約為3百萬的聚四氟乙烯進行γ射線輻照處理，其中所接受的劑量是25兆拉德，且其平均分子量為約25，000，這裡所得到的計算按Sewa等人在J.App.Polyme Science，173258(1973)中所述方法來進行，在此將其列為參考文獻。
實例2在50℃水中製備一種含有1%(重量比)從實例1中獲得的輻照過的材料，該材料已研磨成約2μm至約8μm的粒度，和含有0.03%商標為Triton X-100的溼潤劑(Union Carbide)的分散體，並用一攪拌器使其均勻。然後，將該分散體用靜電噴塗法噴塗到不鏽鋼剃刀刃上。乾燥之後，在氮氣氛中加熱該刀刃上的塗層至650°F保持35分鐘。這樣處理過的刀片與用市售的未輻照過的在三氯三氟乙烷溶劑中擴散的調聚物以同樣方式已處理過的類似刀片相比具有相同的性能和同樣的塗覆層壽命。
實例3製備一種含有0.7%(重量比)的實例1的已輻照材料，50℃水和0.05%商標為Brij58的溼潤劑(ICI Americas)的分散體，且用一攪拌器使其均勻。然後將該分散體用靜電噴塗法噴塗到不鏽鋼刀刃上。乾燥之後，在氮氣氛中在650°F溫度下將在該刀刃上的塗層燒結35分鐘。這樣處理的刀片與用市售的、未輻照過的在異丙醇或三氯三氟乙烷中的調聚物以相同的方式已處理過的類似刀片相比具有同樣的刀片性能和相同的塗層壽命。
權利要求
1.一種在剃鬚刀刃上形成多氟烴塗層的方法，其中步驟包括(a)將一種具有平均分子量至少為約1，000，000g/mol的碳氟聚合物粉末進行電離輻射的處理，使其平均分子量減少為約700至約700，000；(b)在一種水溶液中分散該已輻照過的碳氟聚合物；(c)用該分散體塗覆於所述剃鬚刀的刃口上；和(d)加熱該塗層使該碳氟聚合物足以粘結於該刀片刃上。
2.按照權利要求1的方法，其中步驟(d)的加熱是使該聚合物充分地熔結、部分地熔結或燒結。
3.按照權利要求2的方法，其中步驟(d)的加熱是使該聚合物充分地熔結或部分地熔結。
4.按照權利要求3的方法，其中步驟(a)的該碳氟聚合物是通過所述的電離輻射使平均分子量減少成為約700到51，000g/mol。
5.按照權利要求4的方法，其中電離輻射劑量為約20至約80兆拉德。
6.按照權利要求5的方法，其中該碳氟化合物是以乾粉的形式被輻照的。
7.按照權利要求6的方法，其中步驟(b)的該已輻照過的碳氟化合物所具有的平均粒度不大於約100微米。
8.按照權利要求7的方法，其中在步驟(b)的水溶液中分散碳氟化合物的量為約0.5%至約2.0%(重量比)。
9.按照權利要求8的方法，其中在步驟(b)的水溶液中分散碳氟化合物的量為約0.7%至約1.0%重量比。
10.按照權利要求9的方法，其中步驟(b)的該水溶液進一步包括一有效量的一種溼潤劑。
11.按照權利要求10的方法，其中該溼潤劑所具有的親水-親油平衡數為約12.4至約18。
12.按照權利要求11的方法，其中該碳氟聚合物是聚四氟乙烯。
13.按照權利要求12的方法，其中該已輻照過的聚四氟乙烯所具有的分子量為約25，000，其中該親水-親油平衡數處於約13.5至18之間，以及其中該粒度為約2μm至約8μm。
14.按照權利要求13的方法，其中該剃鬚刀片刃口的塗層是通過一種靜電噴塗技術來製備的。
15.按照權利要求10的方法，其中該溼潤劑的用量至少等於該碳氟聚合物重量的約5%，且該溼潤劑選自包括由二烷基硫代琥珀酸的烷基金屬鹽、高脂肪酸的皂類、脂肪族胺、脂肪酸的脫水山梨醇單和雙酯以及它們的聚氧化烯醚衍生物、烷芳基磺酸鹽的烷基金屬鹽、聚烯化醚1，2-亞乙基二醇以及所述1，2-亞乙基二醇的單和雙脂肪酸酯所構成的組。
16.按照權利要求15的方法，其中該碳氟聚合物是聚四氟乙烯。
17.按照權利要求16的方法，其中該已輻照過的聚四氟乙烯具有約25，000的分子量，且其中該粒度為約2μm至約8μm。
18.一種塗有多氟烴剃鬚刀的刀刃，它由以下步驟製備(a)將一種具有至少約1，000，000分子量的碳氟聚合物粉末進行電離輻射處理，使其平均分子量減少成為約700至約51，000;(b)在一種水溶液中分散該已輻照過的碳氟聚合物;(c)用該分散體塗覆於所述的剃鬚刀片的刃口上;和(d)加熱該塗層使得該碳氟聚合物充分地粘結於該刀片刃上。
19.按照權利要求18的塗有多氟烴的剃鬚刀片的刀刃，其中步驟(d)的加熱是使該聚合物充分地熔結、部分地熔結、或燒結。
20.按照權利要求19的塗有多氟烴的剃鬚刀片的刀刃，其中步驟(d)的加熱是使該聚合物充分地熔結、或部分地熔結。
21.按照權利要求20的塗有多氟烴的剃鬚刀片的刀刃，其中電離輻射劑量為約20至約80兆拉德。
22.按照權利要求20的塗有多氟烴的剃鬚刀片的刀刃，其中在步驟(b)的水溶液中分散的碳氟化合物的量是約0.5%至約2.0%重量比，且其中步驟(b)的該水溶液進一步包括一有效量的一種溼潤劑。
23.按照權利要求21的塗有多氟烴的剃鬚刀片的刀刃，其中多氟烴是聚四氟乙烯。
全文摘要
本發明涉及一種在剃鬚刀片的刀刃上形成一多氟烴塗層的改進方法，其中步驟包括將具有分子量至少為約1,000,000的一種碳氟聚合物進行電離輻射處理，使其平均分子量減少成為約700至約700,000；在一種水溶液中分散該已輻照過的碳氟聚合物；用該分散體塗覆於所述剃鬚刀片的刀刃上；以及加熱所獲得的塗層，使該碳氟聚合物熔結、部分地熔結或燒結。
文檔編號C09D127/12GK1079932SQ93105740
公開日1993年12月29日 申請日期1993年4月17日 優先權日1992年4月17日
發明者H·M·特蘭凱沐 申請人:吉萊特公司