具有凹形斜面的切割刀片以及毛发移除装置

本发明涉及一种具有刀片主体的切割刀片，该刀片主体包括第一材料和与该第一材料结合的第二材料或由该第一材料和该第二材料组成，该切割刀片具有第一面、与该第一面相对的第二面以及切割刃，其中第一面包括第一表面，并且第二面包括具有凸形或直的横截面形状的初级斜面和具有凹形横截面形状的次级斜面。此外，本发明涉及一种包括该切割刀片的毛发移除装置。

本申请中使用以下定义：

·前刀面是切割刀片的在切割过程中被移除的切割毛发在其上滑动的表面

·后刀面是切割工具的在皮肤上经过的表面；后刀面与皮肤接触表面之间的夹角为间隙角α

·切割刀片的切割斜面由前刀面和后刀面封闭并且由斜角θ表示

·切割刃是前刀面和后刀面的相交线

切割刀片(特别是剃刀刀片)通常由合适的基底材料诸如不锈钢制成，其中形成对称的楔形切割刃。

对于剃刀刀片，切割刀片的设计必须被优化以在刀片的锋利度和机械强度之间找到最佳折衷，并因此找到切割刃的耐久性。常规的不锈钢剃刀刀片的制造涉及对钢基底进行硬化处理，然后通常通过研磨硬化的钢基底从两侧使刀片变锋利以形成对称切割刃。

在磨锐之后，可将另一涂层施加到钢刀片以优化刀片的机械特性。硬涂层材料诸如金刚石、非晶金刚石、类金刚石碳(DLC)、氮化物、碳化物或氧化物适于提高切割刃的机械强度。

因此，切割刃材料越硬，刀刃保持性能越长，因此预期磨损越小。可以施加其他涂层以增加耐腐蚀性或降低刀片摩擦。

现有技术中的大多数刀片聚焦在具有对称刀片主体的刀片上。然而，存在一些教导具有非对称刀片主体的刀片的方法。

在US 3,606,682中，描述了具有改进的切割容易性和剃刮舒适度的剃刀刀片。刀片具有与切割刃相邻的凹入部分，其允许改进的剃刮舒适度。这种效应在对称刀片主体和非对称刀片主体中都有体现。

US 3,292,478描述了一种用于纺织品、皮革和类似片材料的切割冲模刀具，其中刀具在两侧上都具有适当倾斜的表面，因此切割刃非居中地定位在侧表面之间并且刀具有非对称形状。

持续期望减少切割物体所需的力，因为这需要较少的能量并产生切割刃的较少磨损。在剃刮的背景下，以较低的力切割毛发导致对毛发的较小牵拉并因此导致较少的不适。

通过减小楔形切割工具的角度来实现切割力的减少。然而，使刀刃更锋利也使其更易碎，并且尽管施加了硬涂层，但如今常规钢剃刀刀片的耐久性仍然有限。

此外，对切割力的显著贡献源自工具与被切割物体之间的摩擦。

因此，本发明解决了现有技术中的上述缺点，并提供了具有这样一种设计的切割刀片，该设计同时允许在切割过程中的高舒适度(即低切割力)以及高耐久性(即刀片的低易碎性)。

该问题通过具有权利要求1的特征的切割刀片和具有权利要求15的特征的毛发移除装置来解决。另外的从属权利要求限定了此类刀片的优选实施方案。

本申请的权利要求书和描述中的术语“包括”具有不排除其他部件的含义。在本发明的范围内，术语“由……组成”应理解为术语“包括”的优选实施方案。如果定义了“包括”至少特定数量的部件的组，则这也应该被理解为使得公开了优选地由这些部件“组成”的组。

在下文中，术语横截面视图是指穿过切割元件的切片的视图，该切片垂直于切割刃(如果切割刃是直的)或垂直于切割刃的切线(如果切割刃是弯曲的)以及垂直于切割元件的基底的表面。

术语“线”应当理解为关于透视图(如图1)的不同斜面之间的连接点(根据如图3中的横截面视图)的线性延伸。作为示例，如果凹形斜面与凹形斜面相邻，则横截面视图的转折点延伸为透视图中的线。

根据本发明，提供了一种具有刀片主体的切割刀片，该刀片主体包括第一材料和与该第一材料结合的第二材料或由该第一材料和该第二材料组成，该切割刀片具有第一面、与该第一面相对的第二面以及切割刃，其中

·第一面包括第一表面

·第二面包括具有凸形或直的横截面形状的初级斜面和具有凹形横截面形状的次级斜面，其中

·第一线连接初级斜面和次级斜面

·初级斜面从切割刃延伸到第一线，

·切割刃和初级斜面在第二材料中成形

·在第一表面和初级斜面或其切线之间具有第一楔角θ1，

·在第一表面和次级斜面的切线之间具有第二楔角θ

令人惊讶地发现，当楔角满足以下条件时，可以提供具有非常稳定的切割刃以及非常好的切割性能的切割刀片：

θ

根据本发明的切割刀片由于具有低楔角θ

第二楔角θ

根据本发明的切割刀片通过增加具有大于第二楔角θ

根据优选实施方案，切割刀片具有非对称的横截面形状。非对称的横截面形状指的是相对于轴线的对称性，该轴线是初级楔角θ

根据另一优选实施方案，第一楔角θ

根据另一优选实施方案，初级斜面具有长度d

优选地，从切割刃(4)到第二线(11)的距离投影到第一表面(9)和/或第一表面的假想延伸部(9')上的尺寸具有长度d

切割刀片优选地由刀片主体限定，该刀片主体包括第一材料和与第一材料结合的第二材料或由第一材料和第二材料组成。第二材料可以作为涂层至少沉积在第一材料的区域中，即第二材料可以是第一材料的包封涂层或沉积在第一面上的第一材料上的涂层。

第一材料的材料通常不限于任何特定材料，只要该材料可以被斜切。

然而，根据另选的实施方案，刀片主体仅由第一材料组成，即未涂覆的第一材料。在这种情况下，第一材料优选地是具有各向同性结构(即在所有方向上具有相同的属性值)的材料。此类各向同性材料通常更适合于在不依赖于成形技术的情况下成形。

第一材料优选地包含选自由以下项组成的组的材料或由该材料组成：

·金属，优选地钛、镍、铬、铌、钨、钽、钼、钒、铂、锗、铁以及它们的合金，特别是钢，

·陶瓷，该陶瓷包含选自由以下项组成的组中的至少一种元素：碳和/或氮、硼、氧或它们的组合，优选地碳化硅、氧化锆、氧化铝、氮化硅、氮化硼、氮化钽、TiAlN、TiCN和/或TiB2，

·玻璃陶瓷；优选地含铝玻璃陶瓷，

·由金属基体(金属陶瓷)中的陶瓷材料制成的复合材料，

·硬金属，优选地烧结碳化物硬金属，诸如与钴或镍结合的碳化钨或碳化钛，

·硅或锗，优选地具有平行于第二面的晶面，晶片取向<100>、<110>、<111>或<211>，

·单晶材料，

·玻璃或蓝宝石，

·多晶或非晶硅或锗，

·单晶金刚石或多晶金刚石、类金刚石碳(DLC)、金刚烷碳以及

·它们的组合。

用于第一材料的钢优选地选自由以下项组成的组：1095、12C27、14C28N、154CM、3Cr13MoV、4034、40X10C2M、4116、420、440A、440B、440C、5160、5Cr15MoV、8Cr13MoV、95X18、9Cr18MoV、Acuto+、ATS-34、AUS-4、AUS-6(＝6A)、AUS-8(＝8A)、C75、CPM-10V、CPM-3V、CPM-D2、CPM-M4、CPM-S-30V、CPM-S-35VN、CPM-S-60V、CPM-154、Cronidur-30、CTS 204P、CTS20CP、CTS 40CP、CTS B52、CTS B75P、CTS BD-1、CTS BD-30P、CTS XHP、D2、Elmax、GIN-1、H1、N690、N695、Niolox(1.4153)、Nitro-B、S70、SGPS、SK-5、Sleipner、T6MoV、VG-10、VG-2、X-15T.N.、X50CrMoV15、ZDP-189。

优选的是，第二材料包含选自由以下项组成的组的材料或由该材料组成：

·氧化物、氮化物、碳化物、硼化物，优选地氮化铝、氮化铬、氮化钛、碳氮化钛、氮化钛铝、立方氮化硼

·硼铝镁

·碳，优选地金刚石、多晶金刚石、纳米晶体金刚石、类金刚石碳(DLC)，以及

·它们的组合。

第二材料可以优选地选自由以下项组成的组：TiB

此外，可以选择VDI指南2840中引用的所有材料。

特别优选地使用纳米晶体金刚石的第二材料和/或纳米晶体和多晶金刚石的多层作为第二材料。已经表明，与单晶金刚石的生产相比，纳米晶体金刚石的生产可以基本上更容易和经济地完成。因此，也可以生产更长和更大的区域切割刀片。此外，关于其晶粒尺寸分布，纳米晶体金刚石层比多晶金刚石层更均质，该材料还显示出较小的固有应力。因此，不太可能发生切割刃的宏观变形。

优选的是，第二材料的厚度为0.15μm至20μm，优选地2μm至15μm，并且更优选地5μm至10μm。

优选的是，第二材料的杨氏模量小于1200GPa，优选地小于900GPa，并且更优选地小于750GPa。由于低杨氏模量，第二材料变得更具柔性且刚性更弱，并且可以更好地适于基底的杨氏模量，以增加切削刃的机械稳定性。

第二材料的横向断裂应力σ

关于横向断裂应力σ

·R.Morrell等人,Int.Journal of Refractory Metals&Hard Materials,28(2010),第508至515页；

·R.Danzer等人，在“Technische keramische Werkstoffe”中，J.Kriegesmann,HvB Press出版,Ellerau,ISBN 978-3-938595-00-8,第6.2.3.1章“Der 4-Kugelversuchzur Ermittlung der biaxialen Biegefestigkeit

因此，横向断裂应力σ

由于第二材料的极高横向断裂应力，几乎完全抑制了单个微晶从第二材料(特别是从切割刃)的分离。因此，即使长期使用，切割刀片也保持其原始锋利度。

第二材料优选地具有至少20GPa的硬度。硬度通过纳米压痕法测定(Yeon-GilJung等人,J.Mater.Res.,Vol.19,No.10,第3076页)。

第二材料的表面粗糙度R

A＝评估面积

Z(x,y)＝局部粗糙度分布

表面粗糙度R

在一个优选的实施方案中，第二材料的纳米晶体金刚石的平均晶粒尺寸d

优选的是，第一材料和/或第二材料至少在区域中涂覆有低摩擦材料，该低摩擦材料优选地选自由以下项组成的组：含氟聚合物(例如PTFE)、聚对二甲苯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、石墨、类金刚石碳(DLC)以及它们的组合。

切割刃的末端半径优选地小于200nm，更优选地小于100nm，并且甚至更优选地小于50nm，例如使用图8所示的方法通过横截面SEM测定。

优选的是，切割刃的末端半径r与第二材料的平均晶粒尺寸d

在一个优选的实施方案中，第二面还包括直的或凹形第三级斜面，其中第二线连接次级斜面和第三级斜面。该第三级斜面从第二线向后延伸。此外，第三楔角θ

根据本发明，通过增加具有大于次级楔角的第三级楔角的厚且坚固的第三级斜面，并通过采用该第三级斜面来分割待切割物体，从而减小作用在薄次级斜面上的力，进一步加强切割刀片。对于该功能，第三楔角θ

连接初级斜面和次级斜面的刀刃优选地在第二材料内成形。

进一步优选的是，次级斜面和第三级斜面之间的刀刃布置在第一材料和第二材料的边界表面处，这使得制造过程更容易处理，并且因此更经济，例如，可以根据图8a和图8b的过程制造刀片。

第一面优选地还包括从切割刃延伸到第一表面的第四级斜面。如果第一面对应于后刀面，则该第四级斜面将改善切割的舒适度，即剃刮的舒适度。

在一个优选的实施方案中，第一面对应于后刀面，并且第二面对应于切割刀片的前刀面。然而，也可以使用第一面作为前刀面并且第二面作为后刀面。

因此，根据本发明，还提供了一种毛发移除装置，其包括如上所述的剃刀刀片。

通过以下附图进一步说明本发明，这些附图示出了根据本发明的具体实施方案。然而，这些具体实施方案不应被解释为以任何方式限制如说明书概述部分的权利要求中所述的本发明。

图1是根据本发明的第一切割刀片的透视图

图2是根据本发明的具有凸形初级斜面的切割刀片的横截面视图

图3是根据本发明的具有直的初级斜面的切割刀片的横截面视图

图4是根据本发明的具有第二材料的另一切割刀片的横截面视图

图5是根据本发明的另一切割刀片的横截面视图，该切割刀片在第一面上具有凸形初级斜面和附加斜面

图6是根据本发明的另一切割刀片的横截面视图，该切割刀片在第一面上具有直的初级斜面和附加斜面

图7是根据本发明的另一切割刀片的透视图，该切割刀片具有包括弯曲区段的非直线切割刃

图8a至图8b是用于制造切割刀片的过程的流程图

图9是圆形末端的横截面视图，示出了末端半径的测定

以下附图标记用于本申请的附图中。

附图标记列表

1 刀片

2 第一面

3 第二面

4 切割刃

5 初级斜面

6 次级斜面

7 第三级斜面

9 第一表面

9’第一表面的假想延伸部

10第一线

11第二线

15刀片主体

18第一材料

19第二材料

20边界表面

60平分线

61垂直线

62圆

65构造点

66构造点

67构造点

260 平分线

图1是根据本发明的切割刀片的透视图。该切割刀片1具有刀片主体15，该刀片主体包括第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。切割刃4被成形为直的或基本上直的。第一面2包括平坦的第一表面9，而第二表面3被分段成不同的斜面。第二面3包括凸形初级斜面5、凹形次级斜面6和直的第三级斜面7。初级斜面5经由第一线10与次级斜面6连接，该次级斜面在另一端经由第二线11与第三级斜面7连接。

在图2中，示出了根据本发明的切割刀片的横截面视图。该切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平坦的第一表面9，而第二面3被分段成不同的斜面。切割刀片1的第二面3具有凸形初级斜面5，该凸形初级斜面在第一表面9和初级斜面5的切线之间具有第一楔角θ

在图3中，示出了根据本发明的切割刀片的横截面视图。该切割刀片1具有第一面2和与第一面2相对的第二面3。在第一面2和第二面3的交汇处，定位有切割刃4。第一面2包括平坦的第一表面9，而第二面3被分段成不同的斜面。切割刀片1的第二面3具有直的初级斜面5，该直的初级斜面在第一表面9和初级斜面5之间具有第一楔角θ

在图4中，示出了本发明的切割刀片的另外的横截面视图，其中切割刀片1包括刀片主体15，该刀片主体包括第一材料18以及第二材料19，例如在第一面2处的第一材料18上的金刚石层。直的初级斜面5(从切割刃4延伸到第一线10)和凹形次级斜面6(从第一线10延伸到第二线11)位于第二材料19中，而第三级斜面7位于第一材料18中。第一材料18和第二材料19由边界表面20分开。如图2所示，第一斜面可替代地是凸形的。

图5示出了根据本发明的具有第一面2和第二面3的切割刀片1的实施方案。第二面3具有凸形初级斜面5、凹形次级斜面6和直的第三级斜面7。在表面9和切割刃4之间的第一面2上，定位有另一第四级斜面8。第四级斜面8和表面的假想延伸部9’之间的角度为θ

图6示出了根据本发明的具有第一面2和第二面3的切割刀片1的另一实施方案。第二面3具有直的初级斜面5、凹形次级斜面6和直的第三级斜面7。在表面9和切割刃4之间的第一面2上，定位有另一第四级斜面8。第四级斜面8和表面的假想延伸部9’之间的角度为θ

在图7中，示出了根据本发明的另外的切割刀片的透视图。该切割刀片1具有刀片主体15，该刀片主体包括第一面2和与第一面2相对的第二面3。切割刃4位于第一面2和第二面3的交汇处。在该实施方案中，切削刃4被成形为不是直的，而是由弯曲区段组成。第一面2包括平坦第一表面9，而第二表面3被分段成凸形初级斜面5、凹形次级斜面6和直的第三级斜面7。初级斜面5经由刀刃10与次级斜面6连接，该次级斜面在另一端经由刀刃11与第三级斜面7连接。刀刃10和11沿循切割刃4的形状，并且因此被成形为不是直的，而是也由弯曲区段组成。

在图8a至图8b中，示出了本发明过程的流程图。在第一步骤1中，通过PE-CVD或热处理(低压CVD)用氮化硅(Si

在下一步骤9中，(图8b)通过RIE系统中的Ar/O

在图9中，示出了可以如何确定末端半径。通过首先绘制将切割刃1的第一斜面的横截面图像平分成两半的线60来确定末端半径。在线60平分的地方，绘制第一斜面点65。在距点65距离100nm处垂直于线60绘制第二线61。在线61平分第一斜面的地方，绘制两个附加点66和67。然后由点65、66和67构造圆62。圆62的半径是切割刃4的末端半径。