剃刀刀片涂层专利技术发展分析
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【摘 要】本文针对安全剃刀刀片技术的重要技术分支-刀片涂层技术做详细的分析，通过从其技术发展路线方面的分析，形成剃刀刀片涂层技术领域的技术发展脉络，以期对剃刀刀片涂层技术领域的技术研发方向提供参考。
【关键词】剃刀刀片；涂层；专利；分析
1安全剃刀刀片涂层技术
剃刀片刀刃成楔形构型，未涂覆的剃刀刀刃，尽管很锋利，但在剃干胡须时往往引起使用者的不适和疼痛，因而通常需要使用者配合使用胡须软化剂，如剃须膏或肥皂。为满足市场需求，刀片涂层的研究应运而生。
刀片涂层技术发展至今，经历了多次的改进与变化。初始仅仅是改善剃刮性能的凝胶状润滑涂层（即软涂层），之后润滑涂层的材质改进为碳氟聚合物、多氟烃、调聚物等，其涂覆方式也由固态分散体涂覆改进为溶液涂覆，并为追求剃刮舒适性采用溶剂去除部分涂层，使得涂层薄而均匀。在追求剃刮性能时，现有刀片使用寿命短的缺点逐步显现，因而发展了金属、金刚石、类金刚石涂层，并逐渐改进硬涂层的涂覆方式，主要有物理气相沉积、溅射涂覆、脉冲激光沉积，以及后期出现的原子层沉积（ALD）等，提高了刀片硬度、刀刃强度以及耐腐蚀性能。许多科研人员对涂层之间以及涂层与刀片基体之间的连接层进行了多项研究。在此基础上，还出现了彩色刀片涂层，其主要利用有颜色金属氧化物、氮化物等涂覆刀片表面，在提高刀片性能的同时可以延长使用寿命及达到美观的效果。
2刀片涂层技术发展路线
最早关于刀片涂层的专利申请出现于1960年，美国吉列公司在US2937976A中叙述了一种涂覆的刀片，它可降低剃须发时所需的力。涂料由含有机硅的聚合物构成，该聚合物部分固化成凝胶，粘在刀片上。虽然这些涂覆的刀片获得了相当大的商业成功，但缺点是涂层不是永久的，很快就会被抹掉。
1963年，美国专利US3071856中描述了涂覆碳氟化合物的刀片，尤其是涂覆聚四氟乙烯的刀片。它通过如下方法涂覆刀片，（1）将刀刃放置于非常靠近碳氟化合物进料的地方，随后加热刀片，（2）用碳氟化合物的分散体喷涂刀片，（3）将刀片浸渍在碳氟化合物的分散体中，（4）使用电泳技术，然后加热制得的刀片，使聚四氟乙烯在刀刃上烧结。这是关于聚四氟乙烯软涂层的首次申请，但该申请中未提到使用碳氟化合物的溶液。
1968年的美国专利US3461129A首次提到了溶解聚四氟乙烯涂层的溶剂，报道了4-乙氧基-2，2，5，5-四（三氟甲基）-3-噁唑啉可溶解低熔点（83℃-145℃的熔点）PTFE，这是关于采用溶剂去除聚四氟乙烯涂层的首次申请，然而，该溶剂仅能溶解低熔点的聚四氟乙烯涂层，因而具有一定的局限性。
1970-1972年该领域的专利申请有所改进，采用经典喷涂的方法，主要有：1970年，美国专利US3518110，其公开了一种改进的固体碳氟调聚物用于涂覆保安剃刀片，固体碳氟聚合物的熔点为310℃-332℃，350℃下熔体流速为每10分钟0.005-600克，分子量估计在25000至500000，为了获得最佳效果，将固体碳氟聚合物粉碎成0.1-1微米的颗粒后，将分散体静电喷涂在不锈钢刀片上。1972年，美国专利US3658742A公开了一种含有Triton X-100型湿润剂的聚四氟乙烯（PTFE）水分散液，通过将ydax型PTFE分散体（PTFE+氟利昂溶剂）中的氟利昂溶剂与异丙醇交换，然后再将异丙醇与水交换制备含水分散液，最后将其静电喷涂在刀刃上。
进入二十世纪八十年代，人们对于聚四氟乙烯的涂覆方法作了进一步改进，首先熔结聚四氟乙烯，之后加热辐照使之成为微小的聚四氟乙烯分散体颗粒，再进行涂覆刀片（US4777194A，EP0017349A）。同时，在这一时期，对于去除聚四氟乙烯的溶剂的研究也取得了一定进展，出现了可用于四氟乙烯聚合物的特定溶剂（US4360388A），该特定溶剂包括全氟萘烷、全氟甲基萘烷、全氟二甲基萘烷、全氟甲基环己烷和全氟（1，3-二甲基环己烷）。所有这些溶剂的临界温度均低于340℃，因此不能作为PTFE的溶剂。
1992-1996年，人们对于固体碳氟聚合物的分散体喷涂作了进一步改进，主要有：US5263256A中公开了一种在剃刀刀刃上形成多氟烃涂层的改进方法，该方法包括将分子量至少约1000000的碳氟聚合物进行电离辐射，使平均分子量降低为约700-700000，使之熔化，部分熔化或烧结碳氟聚合物，用分散体涂覆所述的剃刀刀刃，然后加热制得的涂层。US08/232197A中公开了一种在剃刀刀刃上形成多氟烃涂层的方法，该方法包括将分子量至少为1000000的干燥粉末状的碳氟聚合物进行电离辐射以降低聚合物的分子量，形成了包含辐射聚合物的挥发性有机液体分散液，将分散液喷涂在剃刀的刀刃上并加热以烧结多氟烃制得的涂层。
1992-1996年对于溶解聚合物的溶剂的研究主要有：US5328946A公开了可以溶解含四氟乙烯的高熔点聚合物的全氟环烷烃溶剂，这些溶剂能更稳定和迅速地溶解这样的聚合物。US5364929A公开了一种方法，可以使用选择好的卤化溶剂溶解含四氟乙烯单元的高熔点聚合物。
在上世纪末至本世纪初，对于剃刀涂层的研究取得了新的进展，多层涂层的研究逐步增多，多层涂层主要包括改进刀片使用寿命等的含碳硬涂层、改善剃刮舒适性的调聚物软涂层，以及各涂层之间、涂层与刀片基体之间连接的中间层，同时对于改进涂层性能的去除溶剂也取得了较大进展，用溶剂处理粘附多氟烃涂层的刀刃，使得涂层薄、粘附良好、舒适耐用。
2005年之后，对于刀片涂层的研究更加深入、技术含量进一步提升，不仅出现了具有金属氧化物或金属氧氮化物彩色涂层的剃刀刀片的相关研究，而且对于涂层之间的连接稳定性具有一定的研究进展，刀体与硬涂层之间采用铬或铌的夹层涂层连接，硬涂层与调聚物涂层之间加入了氧化铬保护层。对于硬涂层的沉积方式不仅有物理气相沉积、溅射涂覆、脉冲激光沉积，还有原子层沉积（ALD）方法，进一步提高了涂层质量。对于调聚物外涂層的涂覆方式也有了进一步改进，其中采用等静压方式获得的等静压PTFE涂层具有极低摩擦系数、薄、致密、均匀，剃刮舒适并且磨损速率低。
从上面的技术发展脉络的分析可以看出，安全剃刀刀片的涂层技术发展从最初的简单的凝胶状有机硅聚合物涂层，到后来的分散液喷涂涂层，再发展到利用诸如金刚石、非晶金刚石、类金刚石碳（DLC）材料、氮化 物、碳化物、氧化物或陶瓷之类的硬涂层来改善强度、耐腐蚀性和剃须能力，保持必要的强度，同时允许使用具有较低切削力的较薄刀刃，采用聚四氟乙烯（PTFE）外层来降低摩擦，含铌或铬材料的夹层可有助于改善基底（通常为不锈钢）和硬碳涂层（如DLC）之间的结合，从整个技术发展的路线来看，剃刀刀片涂层在克服现有技术不足的基础上，经过了长期、曲折、逐步的改进过程。
结语
本文通过对于安全剃刀刀片技术领域的现有技术发展水平的分析，形成剃刀刀片涂层技术领域的技术发展脉络，有利于该领域专利的申请，同时对剃刀刀片涂层技术领域的技术研发方向提供参考。
参考文献：
[1] 姜伟，赖异，蓝娟，王怡轩，徐淑娴，于志辉，赵梅芳，专利分析工作在S系统下的实现，专利审查协作北京中心课题成果，2011.
[2] 杨铁军，专利分析实务手册，北京：知识产权出版社，2012.8.
（作者单位：国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心）
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