DE19742938A1

DE19742938A1 - Verfahren zum Herstellen eines porösen Käfigs für Wälzlager

Info

Publication number: DE19742938A1
Application number: DE19742938A
Authority: DE
Inventors: Akira Matsui; Yoshinori Morita; Fuminori Satoji; Masayuki Yamazaki
Original assignee: NTN Corp; J Morita Manufaturing Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1997-09-29
Publication date: 1998-04-02
Also published as: US5900197A; JPH10100286A; JP3431421B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Wälzlagers für eine mit hoher Drehzahl rotierende Anordnung, die in einem Bereich eingesetzt wird, wo hohe Dreh zahl und hohe Sicherheit erforderlich sind, beispielsweise bei medizinischen Geräten, Geräten der Lebensmittelverarbeitung oder Raumfahrtgeräten.

Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einem effizienten und wirtschaftlichen Ver fahren zum Herstellen eines porösen Käfigs, der ein Hauptbauteil eines Wälzlagers bil det, wobei der Käfig im Gebrauch mit einem Schmieröl imprägniert wird. Zu Beispielen eines konventionellen Käfigs zum Halten von Wälzkörpern (Kugeln) in einem Wälz lager gehören Käfige, die aus einer selbstschmierenden Formmasse, beispielsweise einem Kunstharz wie Polytetrafluorethylen gefertigt sind.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen eines Innenrings, eines Außenrings, Wälzkörpern und einem Käfig in einem Lager sind diese Bauteile mit einem festen Schmiermittel, beispielsweise mit einem Metall wie Gold oder Silber, oder Molybdändisulfid plattiert, beschichtet oder durch Sputtern überzogen.

Ein Lagerbauteil, wie beispielsweise ein Käfig, bei dem das vorstehend genannte selbst schmierende Kunstharz oder das genannte feste Schmiermittel wie Gold oder Silber vor gesehen ist, läßt jedoch allgemein hinsichtlich der Dauerhaftigkeit eines Schmiermittel films zu wünschen übrig, und die angestrebten Gleiteigenschaften lassen sich macht über eine lange Zeitspanne hinweg stabil aufrechterhalten.

Insbesondere bei einem Schmiersystem für eine mit hoher Drehzahl rotierende Anord nung, beispielsweise eine Hochgeschwindigkeits-Schneidvorrichtung, ist es jedoch extrem wichtig, ständig ein Schmieröl auf eine Reibfläche in einem Lager über viele Stunden hinweg aufzubringen und der Reibfläche außerdem Verschleißfestigkeit zu verleihen. Bisher stehen keine Käfige zur Verfügung, die diesen Anforderungen in befriedigendem Umfang Rechnung tragen.

Eine mit hoher Drehzahl rotierende Anordnung, beispielsweise eine Hochgeschwindig keits-Schneidvorrichtung, bei der ein Schneidwerkzeug mit hoher Drehzahl gedreht wird, ist typischerweise mit einer rotierenden Welle, auf der verschiedenartige Schneid werkzeuge festgehalten werden können, einer Antriebseinheit zum Drehen der Welle, sowie einer Lagereinheit versehen, mittels deren die Welle drehbar abgestützt ist.

Als Hochgeschwindigkeits-Schneidvorrichtung dieser Art ist beispielsweise eine odon totherapeutische Hochgeschwindigkeits-Schneidvorrichtung (insbesondere ein Luft turbinen-Handstück) zu nennen.

Es ist bekannt, daß zu Lagereinheiten für solche odontotherapeutischen Hochgeschwindigkeits-Schneidvorrichtungen (wie Luftturbinen-Handstücken) Kugellagersysteme, die von Kugeln (Wälzkörpern) Gebrauch machen, und mit einem Luftlager arbeitende (kontaktfreie) Luftlagersysteme gehören.

Was beispielsweise die Lageranordnungen von zahnärztlichen Luftturbinen-Hand stücken anbelangt, sind zwei Arten von Luftturbinen-Handstücken bekannt, nämlich Handstücke mit kugelgelagerter Turbine und Handstücke mit luftgelagerter Turbine.

Handstücke mit kugelgelagerter Turbine lassen sich als mit hoher Drehzahl rotierende Anordnungen ansehen, wenn ihre Drehzahl bei etwa 200 000 bis 400 000 U/min liegt, während Handstücke mit luftgelagerter Turbine als Anordnungen mit superhoher Dreh zahl von etwa 300 000 bis 500 000 U/min bezeichnet werden können.

Es ist jedoch festzuhalten, daß die vorstehend genannten Drehzahlen für kugelgelagerte Turbinen und luftgelagerte Turbinen nur als beispielhafte Näherungswerte anzusehen sind. Beispielsweise handelt es sich bei dem aus der US-PS 5 562 446 bekannten zahn ärztlichen Luftturbinen-Handstück um ein Handstück mit kugelgelagerter Turbine. Gleichwohl können mit diesem Hochleistungs-Handstück superhohe Drehzahlen erzielt werden.

Um das Verständnis des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, sei nachstehend der Aufbau einer Anordnung erläutert, bei welcher ein Lager mit einem erfindungsgemäß hergestellten porösen Käfig verwendet und ein Schmieröl benutzt wird, und zwar einer zahnärztlichen Hochgeschwindigkeits- Schneidvorrichtung (d. h. eines zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücks).

Die Fig. 1 und 2 zeigen die Konstruktion des zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücks. Dabei handelt es sich bei Fig. 1 um eine perspektivische Ansicht, die den Gesamtaufbau des Handstücks erkennen läßt, während Fig. 2 eine Schnittansicht ist, die Einzelheiten des Innenaufbaus des Kopfes und des Halsteils des Handstücks zeigt.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, besteht das insgesamt mit A bezeichnete zahnärztliche Luftturbinen-Handstück aus einem Kopf H, der ein Schneidwerkzeug B(5) trägt, das auf einer Rotorwelle (Antriebswelle) einer Luftturbine fest gehalten ist, und aus einem Griffabschnitt G.

Ein Halsteil N des Griffabschnitts G ist mit dem Kopf H verbunden. Im Inneren des Halsteils N befinden sich Mittel zur Zufuhr von Druckluft zu der in dem Kopf H unter gebrachten Luftturbine sowie zum Ableiten von Druckluft aus der Luftturbine.

Fig. 2 zeigt den Innenaufbau des Kopfes H und des Halsteils N des zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücks A.

Wie in dieser Figur dargestellt ist, ist bei dem Kopf H eine Turbinenrotorwelle 3, die an ihrem Umfang Turbinenschaufeln 2 trägt, innerhalb einer Kammer 11 eines Kopfstücks 1 untergebracht. Die Turbinenrotorwelle 3 ist innerhalb des Kopfstücks 1 über eine Lagereinheit 4 drehbar abgestützt.

Das Kopfstück 1 besteht aus einem Kopfhauptteil 12 und einer Kappe 13. Innerhalb des Kopfhauptteils 12 ist die Lagereinheit 4 so angeordnet, daß sie die Turbinenrotorwelle 3 drehbar abstützt. Um eine Behandlung durchzuführen, wird ein Schneidwerkzeug 5 in einer Bohrung gehalten, die sich durch die Turbinenrotorwelle 3 entlang deren Mittel achse erstreckt. Das Schneidwerkzeug 5 ist umfangsseitig von einer Spannhülse 51 um geben, um das Schneidwerkzeug 5 innerhalb der Bohrung der Turbinenrotorwelle zu halten.

Die Lagereinheit 4 ist als Kugellager ausgebildet, und sie weist einen Innenring 41, einen Außenring 42, Wälzkörper 43 und einen Käfig 44 auf. Am Außenumfang oder einer Seitenwand der Lagereinheit 4 können O-Ringe vorgesehen sein, um für eine Selbstzentrierung der Lagereinheit zu sorgen. Statt dessen oder zusätzlich können dort Wellenscheiben angeordnet sein, um die Steifigkeit der Welle zu verbessern.

Ein Hauptabschnitt 6 des Halsteils N ist mit einem Lufteinlaßkanal 7 und einem Lufteinlaß 71 zur Zufuhr von Druckluft zu den innerhalb der Kammer 11 untergebrach ten Turbinenschaufeln 2 sowie mit Luftauslaßkanälen 8, 9 und Luftauslässen 81, 91 zum Herausleiten von Druckluft aus der Kammer 11 versehen.

Bei dem vorstehend erläuterten Innenaufbau des zahnärztlichen Luftturbinen-Hand stücks A gemäß Fig. 2 kann die Anordnung zum Einspeisen und Ableiten von Druckluft insbesondere in der aus der US-PS 5 562 446 an sich bekannten Weise ausgestaltet sein.

Das mit den Lufteinlaß- und -auslaßmitteln gemäß Fig. 2 ausgestattete zahnärztliche Luftturbinen-Handstück A gehört zu der Gruppe konventioneller Handstücke mit einge bauten Wälzlagern; es erlaubt es jedoch, eine extrem hohe Drehzahl und damit ein großes Drehmoment zu erzielen.

Bei dem vorstehend erläuterten kugelgelagerten zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück liegt die Lagereinheit in Form einer Miniaturlagereinheit vor. Weil die Turbinenrotor welle mit einer hohen Drehzahl von etwa 200 000 bis 400 000 U/min rotiert, nimmt die in der Lagereinheit herrschende Temperatur hohe Werte an; außerdem ist die Lagerein heit hohen Beanspruchungen ausgesetzt. Es ist daher extrem wichtig, Güte und Eigen schaften eines Schmieröls zu beherrschen, das bei einem Lager angewendet wird, das unter den vorstehend erläuterten harten Einsatzbedingungen benutzt wird.

Hinzu kommt, daß das kugelgelagerte zahnärztliche Luftturbinen-Handstück in der Mundhöhle eingesetzt wird. Dabei wird ein Schmieröl auf die Lagereinheit des zahn ärztlichen Luftturbinen-Handstücks aufgesprüht oder aufgetropft. Mit anderen Worten, das Handstück erfährt nur eine minimale Schmierung, und es wird einer Hochdruck- und Hochtemperatur-Behandlung zwecks Sterilisation und Desinfektion ausgesetzt (die auch als "Autoklaven" bezeichnet wird und die beispielsweise unter den folgenden Be dingungen erfolgt: Dampfdruck 2,4 kg/cm²; Temperatur 135°C; Zeitdauer 5 min).

Das zur Verwendung bei einem solchen zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück be stimmte Wälzlager muß daher Einsatzbedingungen widerstehen können, die ähnlich den vorstehend genannten Bedingungen sind. Dies gilt insbesondere für den Käfig, der ein wichtiges Element des Schmiersystems bildet.

Es versteht sich ferner, daß das zur Verwendung bei einem solchen Lager bestimmte Schmieröl gleichfalls Eigenschaften aufweisen muß, die ausreichen, um solchen harten Einsatzbedingungen zu widerstehen, beispielsweise eine entsprechend hohe Oxidations beständigkeit.

Zu Beispielen von konventionellen Käfigen für Wälzkörper (Kugeln) gehören im Hin blick auf die vorstehend genannten Anforderungen bezüglich der Käfigeigenschaften Käfige aus Polyimidharzen oder Faserschichten enthaltenden Phenolharzen. Diese kon ventionellen Käfige sind jedoch als nicht voll befriedigend anzusehen.

Im Hinblick auf die erläuterten harten Einsatzbedingungen für zahnärztliche Luftturbi nen-Handstücke wurden in der JP-Patentveröffentlichung (Kokoku) HEI 5-43884 und der JP-GM-Offenlegungsschrift (Kokai) HEI 7-10553 zahnärztliche Luftturbinen-Hand stücke vorgeschlagen, die mit Käfigen ausgestattet sind, die mit fluorierten Ölen imprä gniert sind, die eine hervorragende Wärmebeständigkeit haben, Sterilisation und Desin fektion (Autoklaven) gestatten und sich durch hervorragendes Schmiervermögen aus zeichnen.

Dabei liegen die Käfige in Form von porösen Bauteilen vor, die durch Sintern eines Pulvers aus einem Polyimidharz erhalten werden.

Die fluorierten Öle haben die Eigenschaft, daß sie inaktiv sind, hervorragende Wärme beständigkeit, chemische Beständigkeit und Lösungsmittelbeständigkeit aufweisen und selbst dann, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt werden, keine festen Degenera tionsstoffe bilden.

Was Wälzlager für mit hoher Drehzahl rotierende Anordnungen, beispielsweise ein zahnärztliches Luftturbinen-Handstück mit Kugellagerung, und insbesondere einen Käfig als einen Hauptbestandteil des Wälzlagers anbelangt, wurden verschiedene Werk stoffe und Konstruktionen in dem Bemühen entwickelt, den genannten Anförderungen zu entsprechen. Beispielsweise wurde für ein zahnärztliches Hochgeschwindigkeits- Luftturbinen-Handstück und insbesondere für den Käfig eines solchen Lagers ein porö ser Körper vorgeschlagen, der dadurch erhalten wird, daß ein Pulver aus einem Poly imidharz gesintert wird. Ein solcher Körper hat eine relativ gute Wärmebeständigkeit (Autoklaven-Beständigkeit), Dauerhaftigkeit und ähnliche Eigenschaften. Der poröse Käfig aus Polyimidharz wird in der Weise hergestellt, daß ein Polyimidharz mit einer gewünschten Teilchengröße (beispielsweise 15 bis 50 µm) unter zweckentsprechenden Bedingungen gepreßt und gesintert wird. Es ist jedoch schwierig, in dem Matrixmaterial einen porösen Teil mit einem gleichförmigen Gefüge von untereinander verbundenen Poren auszubilden.

Wenn das Matrixmaterial (Polyimidharz) kein gleichförmiges Gefüge von untereinander verbundenen Poren aufweist, bedeutet dies, daß das Matrixmaterial nicht mit einem Schmiermittel gleichförmig imprägniert werden kann. Diese ungleichmäßige Imprä gnierung führt zu stark nachteiligen Effekten hinsichtlich der Schmiereigenschaften bei einem mit hoher Drehzahl rotierenden System.

Bei der Herstellung eines porösen Käfigs durch Sintern eines Pulvers aus einem Poly imidharz ist es insbesondere extrem schwierig, dem porösen Käfig eine gleichförmige Güte zu verleihen. Die Herstellung muß daher unter strengen Bedingungen erfolgen.

Unmittelbarer Anlaß für die vorliegende Erfindung war das Fehlen eines Schmieröls mit ausgezeichneten Eigenschaften für das zahnärztliche Hochleistungs- und Hochge schwindigkeits-Luftturbinen-Handstück mit kugelgelagerter Turbine entsprechend US-PS 5562446.

Mit der vorliegenden Erfindung soll ein neuartiges Herstellungsverfahren geschaffen werden, das es erlaubt, das oben erläuterte Fertigungsverfahren für einen porösen Polyimidharz-Käfig durch Sintern zu ersetzen und zu einem Verfahren zu kommen, das eine gleichförmige Qualität gewährleistet und das sich durch besonders hohe Wirt schaftlichkeit auszeichnet.

Als Ergebnis umfangreicher Untersuchungen wurde gefunden, daß poröse Käfige, die sich für mit hoher Drehzahl rotierende Anordnungen eignen, stabil und wirtschaftlich aus einer Kombination eines Polyimidharzes, das als ein poröses Matrixmaterial dienen kann, und einem weiteren wärmebeständigen Harz hergestellt werden können, das im wesentlichen den gleichen Formtemperaturbereich wie das Polyimidharz hat und das allein nach Formen der Polymermischung mit dem Polyimidharz mittels eines Lösungsmittels herausgelöst werden kann.

Mit der Erfindung wird ein poröser Käfig von hoher Qualität und ausgezeichneter Wirt schaftlichkeit für ein Wälzlager in einer mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnung, beispielsweise einem zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück, geschaffen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines dem Halten von Wälzkörpern (insbesondere Kugeln) dienenden porösen Käfigs zur Verwendung in einem Wälzlager umfaßt die folgenden Verfahrensschritte:

(1) ein als ein poröses Matrixmaterial für den porösen Käfig dienendes Poly imidharz wird mit einem weiteren wärmebeständigen Harz gemischt, das einen dem Formtemperaturbereich des Polyimidharzes ähnlichen Formtem peraturbereich hat und das allein bei Behandeln mit einem Lösungsmittel in Gegenwart des Polyimidharzes herausgelöst wird;
(2) das erhaltene Harzgemisch wird zu einem eine gewünschte Form aufweisen den Käfig geformt; und
(3) der so geformte Käfig wird mit dem Lösungsmittel behandelt, wodurch allein das weitere wärmebeständige Harz herausgelöst wird.

Der mit dem erfindungsgemäßen Produktionsverfahren unter Anwendung der Lö sungsmittel-Lösetechnik hergestellte Polyimidkäfig oder nachstehend kurz auch als "mit Lösungsmittel behandelter Polyimidkäfig" bezeichnet ist) hat Eigenschaften, die denjenigen von konventionellen nichtporösen Polyimidkäfigen und auch denjenigen von durch konventionelle Sinterprozesse hergestellten porösen Polyimidkäfigen (im folgenden auch kurz als "gesinterte poröse Polyimidkäfige" bezeichnet) weit überlegen sind.

Das Fertigungsverfahren nach der Erfindung, das von der Lösungsmittel-Lösetechnik Gebrauch macht, hat gegenüber den konventionellen Sinterverfahren insbesondere den Vorteil, daß es einfacher und bequemer durchgeführt werden kann und daß Käfige hoher Qualität auf wirtschaftliche Weise in großer Menge produziert werden können.

Es ist festzuhalten, daß der vorliegend verwendete Begriff "Polyimid" nicht nur Poly imidharze (PI) sondern auch Polyamidimid-Harze (PAI) einschließen soll.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücks, das mit einem mit Schmieröl imprägnierten porösen Käfig ausgestattet ist, der nach dem vorliegend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kopf und den Halsteil des zahnärztlichen Luftturbi nen-Handstücks gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Käfigs der in Fig. 2 dargestellten Art ent sprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei der Käfig aus einem mit Lösungsmittel behandelten porösen Formkörper besteht;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung ähnlich Fig. 2 für ein abgewandeltes zahnärztliches Luftturbinen-Handstück, das mit einem Käfig entsprechend einer zweiten Aus führungsform der Erfindung ausgestattet ist, wobei der Käfig aus einem mit Lösungsmittel behandelten porösen Formkörper besteht; und

Fig. 5 eine Schnittdarstellung des Käfigs, gemäß Fig. 4.

Für das vorliegende Verfahren zum Herstellen des porösen Käfigs wird aus wärme beständigen Harzen ein Polyimidharz, das zu einem porösen Matrixmaterial werden soll unter dem Gesichtspunkt ausgewählt, daß der poröse Körper bei einer mit hoher Dreh zahl rotierenden Anordnung angewendet wird und ein hohes Leistungsvermögen auf weisen soll.

Bei dem vorliegend genannten Polyimidharz (nachstehend kurz als "PI-Harz" bezeich net) handelt es sich um ein Harz, das durch Kondensationspolymerisation einer aromati schen Carboxylsäure und eines aromatischen Amins erhalten wird und in dessen Haupt kette Imidbindungen vorliegen (die entweder thermoplastisch oder duroplastisch sein können). Dieses Polyimidharz hat eine hervorragende Wärmebeständigkeit und chemi sche Beständigkeit, und es zeichnet sich durch gute mechanische und elektrische Eigen schaften aus.

Unter den vorliegend verwendeten Begriff "PI-Harz" sollen auch Polyamidimidharze (im folgenden abgekürzt als "PAI-Harze" bezeichnet) fallen, in deren Hauptkette sich Imidbindungen und Amidbindungen finden.

Ein handelsüblich verfügbares PI-Harz oder PAI-Harz kann zur Fertigung des porösen Käfigs verwendet werden. Als handelsüblich verfügbare PI-Harze und PAI-Harze kommen beispielsweise die folgenden Harze in Betracht.

(i) PI-Harze
(1) "P94-HT" [Handelsname; Produkt der Lenzing AG, Österreich; darge stellt durch die unten stehende chemische Formel (1) in der R eine Alkylengruppe bedeutet];
(2) "TI-3000" [Handelsname; Produkt der Toray Industries, Inc.; darge stellt durch die unten stehende chemische Formel (2)];
(3) "UIP-S" [Handelsname; Produkt der Ube Industries, Ltd.; dargestellt durch die unten stehende chemische Formel (3)];
(4) "Vespel" [Handelsname; Produkt der E.I. du Pont de Nemours & Co., Ltd.; dargestellt durch die unten stehende chemische Formel (2)];
(5) "Aurum" [Handelsname; Produkt der Mitsui-Toatsu Chemicals Inc.; dargestellt durch die unten stehende chemische Formel (4)]; und
(6) andere, einschließlich "Meldin 8100" und "Meldin 900", Produkte von Furon, U.S.A.
(ii) PAI-Harze
(1) "Torlon 4000 TF" [Handelsname; Produkt der Amoco Chemical Corp.; dargestellt durch die unten stehende chemische Formel (5), bei der mit Ph eine Phenylengruppe bezeichnet ist].

Chemische Formel (1)

Chemische Formel (2)

Chemische Formel (3)

Chemische Formel (4)

Chemische Formel (5)

Das weitere wärmebeständige Harz, das mit dem zu dem porösen Matrixmaterial wer denden Polyimidharz kombiniert wird (wobei der Begriff "Polyimidharz" weitfassend zu interpretieren ist, so daß er auch Polyamidimidharze einschließt), kann nach Wunsch gewählt werden.

Der Formtemperaturbereich des Polyimidharzes, das als das poröse Matrixmaterial dient, z. B. der Temperaturbereich für das Spritzgießen des Polyimidharzes, beträgt bei thermoplastischen Polyimiden (TPI) 400 bis 420°C und bei Polyamidimiden (PAI) 340 bis 350°C. Als das weitere wärmebeständige Harz wird daher ein Harz gewählt, das einen Formtemperaturbereich hat, der dicht bei dem vorstehend genannten Formtempe raturbereich liegt.

Das vorliegend verwendete Formverfahren ist nicht auf Spritzgießen beschränkt. Als weitere Formverfahren kommen beispielsweise das Schmelzformen, das Formpressen und das Strangpressen in Betracht. Das weitere wärmebeständige Harz sollte mit Rück sicht auf das jeweilige Formverfahren gewählt werden.

Es versteht sich, daß die Wahl des weiteren wärmebeständigen Harzes auch von der Art des in dem Verfahrensschritt (3), d. h. in dem Lösungsmittel-Löseschritt, verwendeten Lösungsmittels abhängt.

Wenn beispielsweise in dem Verfahrensschritt (3) mit Methylenchlorid (Dichlormethan) gearbeitet wird, lassen sich insbesondere die folgenden Harze als weiteres wärme beständiges Harz benutzen. Bei jedem Harz ist dabei dessen Spritzgießtemperatur ange geben:

(i) Polyetherimide (PEI) (340 bis 425°C)
(ii) Polyethersulfone (PES) (350 bis 370°C)
(iii) Polysulfone (PSF) (330 bis 400°C)
(iv) Polyarylate (PAR) (340 bis 360°C)

Zu Beispielen von für den Verfahrensschritt (3) geeigneten Lösungsmitteln gehören neben dem erwähnten Methylenchlorid (Dichlormethan) Chloroform, Methylethylketon (MEK), Tetrahydrofuran (THF), N-Methylpyrrolidon (NMP) und N,N-Dimethylforma mid (DMF).

Wenn das Polyimidharz, welches das poröse Matrixmaterial bilden soll, vorliegend in Pulverform verwendet wird, wird das Pulver zweckmäßig auf eine mittlere Teilchen größe von 15 bis 50 µm klassiert und gesiebt. Das weitere wärmebeständige Harz hat vorzugsweise eine mittlere Teilchengröße, die ähnlich derjenigen des Polyimidharzes ist, obwohl die Teilchengröße des weiteren Harzes nicht notwendigerweise auf die mittlere Teilchengröße des Polyimidharzes beschränkt ist. Die mittlere Teilchengröße beider Harze läßt sich in Abhängigkeit von der gewünschten Porengröße der unterein ander verbundenen Poren einstellen.

Wenn das PI- oder PAI-Harz, das zu dem porösen Matrixmaterial wird, vorliegend in Pulverform verwendet wird, kann das Verhältnis zwischen diesem Pulver und dem Pulver des weiteren wärmebeständigen Harzes nach Wunsch im Hinblick auf die ge wünschte Porosität (den Porenvolumenprozentsatz) die Größe und die Dichte der unter einander verbundenen Poren und dergleichen eingestellt werden.

Im allgemeinen läßt sich das PI- oder PAI-Harzpulver in einem Anteil von 50 bis 95 Gewichtsteilen vorsehen, während das Pulver aus dem weiteren wärmebeständigen Harz in einem Anteil von 5 bis 50 Gewichtsteilen vorliegen kann.

Der Verfahrensschritt (2), in welchem das Gemisch aus dem PI- oder PAI-Harz, das zu dem porösen Matrixmaterial wird, mit dem weiteren wärmebeständigen Harz zu einem Käfig von gewünschter Gestalt geformt wird, läßt sich unter zweckentsprechenden Formbedingungen ausführen.

Vorzugsweise sind diese Bedingungen so gewählt, daß die Teilchengrenzflächen beider Komponenten in einem schmelzflüssigen Zustand gehalten werden, um für eine Schmelzbindung zwischen beiden zu sorgen. Bei dem Formverfahren kann es sich u. a. um Schmelzformen, Formpressen, Strangpressen oder Spritzgießen handeln.

Wenn das poröse Matrixmaterial von einem PAI-Harz gebildet wird, lassen sich die Formbedingungen für den Verfahrensschritt (2) in Anlehnung an die Bedingungen für die Herstellung eines porösen Formkörpers aus dem PAI-Pulver durch Sintern bestim men.

Beim Formpressen eines PAI-Harzes können beispielsweise die folgenden Formbedin gungen vorgesehen sein: Formdruck 2500 bis 3000 kg/cm²; Aufheiztemperatur 300°C.

Beim Formpressen eines PI-Harzes kann dagegen beispielsweise mit den folgenden Formbedingungen gearbeitet werden: Formdruck 5000 kg/cm²; Aufheiztemperatur 400°C.

Sollen vorliegend ein PAI-Harz oder PI-Harz spritzgegossen werden, lassen sich die Spritzgießbedingungen nach Wunsch einstellen. Beispielsweise kann ein weiteres wär mebeständiges Harz wie ein Polyetherimid (PEI) mit dem PAI-Harz oder PI-Harz ge mischt werden. Nach gründlichem Mischen in einem Henschel-Mischer kann das erhaltene Harzgemisch mittels eines Doppelschrauben-Schmelzextruders pelletiert wer den. Die Pellets können dann mittels einer Spritzgießmaschine in eine gewünschte Spritzgießform spritzgegossen werden, um einen Käfig auszubilden.

Um aus dem in der vorstehend geschilderten Weise hergestellten nichtporösen Käfig einen porösen Käfig zu machen, braucht der nichtporöse Käfig nur in eine Methylen chloridlösung eingetaucht und dann in einem Ultraschall-Waschgerät Ultraschallwellen ausgesetzt zu werden. Dadurch wird das weitere wärmebeständige Harz, beispielsweise das PEI-Harz herausgelöst, und es wird ein poröser Käfig gebildet. Für die Ultraschall- Waschvorrichtung können die folgenden Waschbedingungen vorgesehen werden: Tem peratur 25°C; Zeitdauer 30 min.

Wenn ein PAI-Harz oder PI-Harz vorliegend stranggepreßt werden soll, kann das Strangpressen in ähnlicher Weise wie das vorstehend erläuterte Spritzgießen erfolgen, mit der Ausnahme, daß ein Extruder benutzt wird. Der Verfahrensschritt (3), bei dem die weitere wärmebeständige Harzkomponente mit dem Lösungsmittel aus dem in dem Verfahrensschritt (2) erhaltenen Formkörper (dem die gewünschte Gestalt aufweisenden nichtporösen Käfig) herausgelöst wird, kann unter zweckentsprechend gewählten Bedingungen erfolgen.

Wenn beispielsweise Methylenchlorid (Dichlorethan) als Lösungsmittel benutzt wird, kann der Verfahrensschritt (3) in der Weise durchgeführt werden, daß der nichtporöse Käfig in Methylenchlorid eingetaucht wird, das sich in einem Becher befindet, und der Käfig dann in einer Ultraschall-Waschvorrichtung Ultraschallwellen ausgesetzt wird (25°C, 30 min).

Durch das die vorstehend erläuterten Verfahrensschritte (1) bis (3) umfassende Herstel lungsverfahren kann auf effiziente und wirtschaftliche Weise ein poröser Käfig gefertigt werden, der eine gewünschte Porosität (beispielsweise von 0,5 bis 20 Vol.-%) und ein gleichförmiges Gefüge mit untereinander verbundenen Poren hat.

Der mit dem vorliegend beschriebenen Verfahren hergestellte poröse Käfig kann mit einem konventionellen Schmieröl oder vorzugsweise mit einem nichttrocknenden pflanzlichen Öl geschmiert werden, das sich als besonderes geeignetes Schmieröl für eine mit hoher Drehzahl rotierende Anordnung erwiesen hat. Dabei ist zu berücksichti gen, daß im Hinblick auf Verbesserungen der Schmiereigenschaften nicht nur Aufbau und Struktur des Käfigs sondern auch die Eigenschaften des verwendeten Schmieröls selbst wichtig sind.

Nachstehend seien zunächst nichttrocknende pflanzliche Öle erläutert, die sich als Schmieröle für Wälzlager in mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnungen als beson ders geeignet erwiesen haben. Anschließend erfolgt eine Beschreibung weiterer Imprägnieröle.

Pflanzliche Öle lassen sich grob in die drei folgenden Typen unterteilen:

(i) Nichttrocknende Öle:
Unter dem Begriff "nichttrocknendes Öl" wird ein Öl verstanden, das selbst beim Trocknen (Oxidieren) in Form einer dünnen Schicht in Luft keinen filmartigen Stoff (Harzfeststoff) bildet.
Ein nichttrocknendes Öl dieser Art enthält ungesättigte Fettsäuren mit zwei oder mehr Doppelbindungen pro Molekül (im folgenden als "mehrfach ungesättigte Fettsäuren" bezeichnet) nur in kleinen Mengen; vielmehr besteht es vorzugsweise in erster Linie aus dem Glycerid (Glycerolester) der Ölsäure (die eine Doppel bindung pro Molekül enthält), und sein Jodwert (ein Maß für die Ungesättigtheit eines Öls) ist 100 oder kleiner.
Zu repräsentativen Beispielen von nichttrocknenden Ölen dieser Art gehören Oli venöl, Arachisöl und Oleysolöl.
(ii) Halbtrocknende Öle:
Unter dem Begriff "halbtrocknendes Öl" wird ein Öl verstanden, das Eigenschaf ten zeigt, die zwischen denen eines nichttrocknenden Öls und eines trocknenden Öls (nachstehend erläutert) liegen. Sein Jodwert liegt zwischen 100 und 130.
Zu repräsentativen Beispielen von halbtrocknenden Ölen dieser Art gehören Rapsöl, Sesamöl und Baumwollsaatöl.
(iii) Trocknende Öle:
Mit dem Begriff "trocknendes Öl" wird ein Öl bezeichnet, das einen Film (Harz feststoff) bildet, wenn es in der Form einer dünnen Schicht in Luft getrocknet (oxidiert) wird. Ein trocknendes Öl dieser Art besteht aus Glyceriden von Fett säuren mit einem hohen Grad an Ungesättigtheit (beispielsweise weist Linolsäure zwei Doppelbindungen auf, und Linolensäure enthält drei Doppelbindungen). Diese Glyceride absorbieren Luftsauerstoff und erfahren eine oxidative Polymeri sation, wodurch leicht filmartige Stoffe gebildet werden. Der Jodwert eines sol chen trocknenden Öls liegt bei 130 oder mehr.
Zu typischen Beispielen von trocknenden Ölen dieser Art gehören Leinöl und Tungöl.
Die verschiedenen vorstehend genannten nichttrocknenden pflanzlichen Öle schließen Öle und Fette (Glycerolester von Fettsäuren) ein, die auch beim Trock nen (Oxidieren) in Form einer dünnen Schicht keinen filmartigen Stoff (Harzfest stoff) bilden. Da sie eine hervorragende Wärmebeständigkeit (so daß Sterilisation und Desinfektion durch Autoklaven möglich sind) und Dauerhaftigkeit haben, eignen sie sich als Schmieröle für Wälzlager in mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnungen, wie zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücken.

Vorliegend wird aus den pflanzlichen Ölen speziell ein nichttrocknendes Öl als Schmieröl für ein Wälzlager in einer mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnung wie einem zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück benutzt.

Bei einem Wälzlager einer mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnung, beispielsweise einem zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück, das mit einem in der vorliegend erläu terten Weise hergestellten porösen Käfig ausgestattet ist, erwies sich das oben erläuterte nichttrocknende pflanzliche Öl als besonders geeignetes Schmieröl.

Als Ausführungsbeispiel sei nachstehend Olivenöl näher erläutert, das ein repräsentati ves Beispiel für die nichttrocknenden pflanzlichen Öle ist.

Olivenöl stellt ein Öl (Glycerolester) dar, das aus den Früchten von Olea Europaea ge wonnen wird. Seine Komponenten lassen sich grob entsprechend den drei folgenden Typen klassifizieren:

(i) ungesättigte Harzsäuren;
(ii) gesättigte Harzsäuren; und
(iii) verschiedene Spurenkomponenten.

Die ungesättigten Harzsäuren in Olivenöl bestehen im wesentlichen aus einfach unge sättigten und zwei- und höher-ungesättigten (mehrfach ungesättigten) Harzsäuren.

Insbesondere liegen in Olivenöl die folgenden ungesättigten Harzsäuren in den angege benen Mengen vor:

1) Ölsäure (einfach ungesättigt)
56,0 bis 83,0%
CH₃(CH₂)₇CH=CH(CH₂)₇COOH @	2) Linolsäure (mehrfach ungesättigt)	3,5 bis 20,0%
CH₃(CH₂)₄CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₇COOH @	3) Palmitoleinsäure (einfach ungesättigt)	0,3 bis 3,5%
CH₃(CH₂)₅CH=CH(CH₂)₇COOH @	4) Linolensäure (mehrfach ungesättigt)	0,0 bis 1,5%
CH₃CH₂CH=CHCH₂CH=CHCH₂CH=CH(CH₂)₇COOH @	5) Gadoleinsäure (einfach ungesättigt)	0,0 bis 0,05%
CH₃(CH₂)₉CH=CH(CH₂)₇COOH

Olivenöl enthält also überwiegend Ölsäure, bei der es sich um eine einfach ungesättigte Fettsäure handelt. In Olivenöl finden sich auch mehrfach ungesättigte Fettsäuren, wie Linolsäure, in geringen Mengen.

Eine mehrfach ungesättigte Fettsäure neigt zu Oxidation. Gleichwohl hat Olivenöl als Ganzes eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit, weil Olivenöl Tocopherole (Vita min E) als Spurenkomponenten enthält und mehrfach ungesättigte Fettsäuren wie Lino lensäure gegen oxidative Verschlechterung aufgrund der Antioxidationswirkung der Tocopherole (Vitamin E) geschützt sind.

In Olivenöl finden sich ferner die nachstehenden Arten von gesättigten Fettsäuren in den angegebenen Mengen:

1) Palmitinsäure CH₃(CH₂)₁₄COOH
7,5 bis 20,0%
2) Stearinsäure CH₃(CH₂)₁₆COOH	0,5 bis 3,5%
3) Myristinsäure CH₃(CH₂)₁₂COOH	0,0 bis 0,05%
4) Arachinsäure CH₃(CH₂)₁₈COOH	0,0 bis 0,05%
5) Behensäure CH₃(CH₂)₂₀COOH	0,0 bis 0,05%
6) Lignocerinsäure CH₃(CH₂)₂₂COOH	0,0 bis 0,05%.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß Olivenöl als ein Öl anzusehen ist, das niedrige Gehalte an gesättigten Fettsäuren hat, die Hypercholesterolämie verursachen.

Als nächstes seien die Arten der verschiedenen Spurenkomponenten in Olivenöl zusammen mit ihren Eigenschaften und Funktionen erläutert.

(1) Unverseifbare Stoffe:
- (a) Sterole
- (b) Kohlenwasserstoffe
  - - Squalen
  - - Aromatische Kohlenwasserstoffe (die inhärent Aroma und Geschmack verleihen)
- (c) Tocopherole (mit Oxidation verhindernder Funktion)
  - - α-Tocopherol (Vitamin E) (Verhindern von Schwärzung und Polyme risation)
  - - β, γ, δ-Tocopherole (Verhindern von Ranzigkeit, die andernfalls durch das Vorhandensein eines oder mehrerer Schwermetalle verursacht würde)
- (d) Triterpenalkohole
  - - Cycloartenol
  - - Erythrodiol
- (e) fettlösliche Vitamine
  - - Vitamine A, D (Antioxidationseffekte)
(2) Phospholipide, Chlorophyll und Derivate:
- (a) Phospholipide
- (b) Chlorophyll (Antioxidationseffekt)
(3) Phenolverbindungen:
- (a) Phenolverbindungen (Antioxidationseffekte)
- (b) Polyphenole (Antioxidationswirkungen)

Aus den vorstehenden Ausführungen folgt, daß Olivenöl höhere Gehalte an verschiede nen einer Oxidation von Ölen und Fetten entgegenwirkenden Spurenkomponenten auf weist als andere nichttrocknende Öle und trocknende Öle und daher zu einem Schmieröl führen kann, das eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit (so daß eine Sterilisation und Desinfektion durch Autoklaven möglich ist) und Dauerhaftigkeit hat.

Als nächstes seien weitere nichttrocknende pflanzliche Öle beschrieben, die sich als Schmieröle für ein Lager in einer mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnung eignen, beispielsweise einem zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück mit einem porösen Käfig, der in der vorliegend erläuterten Weise hergestellt wurde.

(i) Ein anderes nichttrocknendes Öl als das vorstehend erläuterte Olivenöl ist Arachisöl.
Arachisöl findet sich mit einem Gehalt von 40 bis 50% in Samen von Arachis hypogaea, und es wird aus diesen Samen durch Pressen gewonnen.
(ii) Ein anderes nichttrocknendes Öl als Olivenöl ist ferner Oleysolöl.

Oleysolöl kann aus einer Sonnenblumenmutante gewonnen werden, die einen hohen Gehalt an (mehrfach ungesättigter) Linolsäure hat; es handelt sich dabei um ein nicht trocknendes Öl. Aufgrund der Bemühungen von Agrochemikern ist es gelungen, eine Sonnenblumenmutante zu züchten, die reichlich Ölsäure (einfach ungesättigte Fettsäure) enthält. Aus dieser Mutante wird das als "Oleysolöl" bezeichnete Öl produziert. Oley solöl ist ein nichttrocknendes Öl, das dem vorstehend erläuterten Olivenöl ähnlich ist.

Unterschiede zwischen den beschriebenen, als Schmieröle geeigneten, nichttrocknenden pflanzlichen Ölen, und einigen halbtrocknenden pflanzlichen Ölen sowie anderen eßba ren Ölen sind in der untenstehenden Tabelle 1 aufgelistet. In der Tabelle 1 sind Oli venöl, Arachisöl und Oleysolöl für die vorliegenden Zwecke bevorzugte nichttrock nende pflanzliche Öle, während es sich bei den übrigen Ölen um halbtrocknende pflanzliche Öle und trocknende Öle als Vergleichsbeispiele gegenüber den beschriebe nen nichttrocknenden pflanzlichen Ölen handelt.

In der Tabelle 1 haben die Anmerkungen die folgenden Bedeutungen:

(1) in erster Linie aus Ölsäure bestehend und Palmitoleinsäure enthaltend,
(2) Linolsäure,
(3) Linolensäure, und
(4) zusammengesetzt aus Palmitinsäure, Stearinsäure, Laurinsäure und Myristin säure.

In der Tabelle 1 sind mit dem Stern (*) als Vergleichsbeispiele angegebene pflanzliche Öle bezeichnet.

Aus Tabelle 1 ergeben sich die folgenden Tendenzen:

(i) Ein nichttrocknendes pflanzliches Öl enthält oxidationsbeständige, einfach unge sättigte Fettsäuren in einer großen Gesamtmenge.
(ii) Ein nichttrocknendes pflanzliches Öl enthält oxidationsempfindliche zweifach- oder dreifach ungesättigte Fettsäuren, d. h. mehrfach ungesättigte Fettsäuren, in einer geringen Gesamtmenge.
(iii) Ein nichttrocknendes pflanzliches Öl enthält Tocopherole (Vitamin E und derglei chen), die Antioxidationswirkungen haben, in einem hohen Verhältnis mit Bezug auf mehrfach ungesättigte Fettsäuren.

Bei nichttrocknenden pflanzlichen Ölen (Olivenöl, Arachisöl, Oleysolöl und derglei chen) aus denen die vorliegenden Schmieröle für Wälzlager in mit hoher Drehzahl rotie renden Anordnungen, wie zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücken, hergestellt werden können, werden die Schmiereigenschaften besser, wenn der Gesamtgehalt an freien Fettsäuren (gesättigten und ungesättigten Fettsäuren) niedriger wird.

Diese Tendenzen wurden bei dem Versuch gefunden, die Schmiereigenschaften von nichttrocknenden pflanzlichen Ölen zu verbessern, und sie werden, wie nachstehend erläutert, durch erhärtende Daten gestützt.

Was die oben erwähnten Fettsäuren anbelangt (die nachstehend als "freie Fettsäuren" bezeichnet werden können), die in ein nichttrocknendes pflanzliches Öl freigesetzt wer den, ist folgendes festzuhalten.

Im allgemeinen ist ein Öl oder Fett (ein Fett wie Rindertalg, Schweineschmalz oder Butter, oder ein Fettöl wie Rapsöl, Tungöl oder Leinöl) aus Glycerolestern von höheren Fettsäuren zusammengesetzt.

In einem nichttrocknenden pflanzlichen Öl, das sich für einen in der beschriebenen Weise hergestellten porösen Käfig eignet, liegen verschiedene Fettsäuren (gesättigt und ungesättigt) als Ester vor, welche durch die folgende Formel (1) repräsentiert werden:

3 Moleküle Fettsäure + 1 Molekül Glycerol → 1 Molekül Triglycerid (Ester) (1)

Das nichttrocknende pflanzliche Öl enthält jedoch auch verschiedene Fettsäuren (freie Fettsäuren) die nicht mit Glycerol (CH₂OH-CHOH-CH₂OH) kombiniert sind. Drückt man den Gesamtgehalt der erwähnten freien Fettsäuren als freien Säurewert aus, ist die Acidität um so niedriger und ist die Viskosität um so mehr in Richtung auf die Seite höherer Viskosität verschoben, je niedriger dieser Wert ist. Ein nichttrocknendes pflanzliches Öl mit einem niedrigeren freien Säurewert hat daher bei Verwendung als Schmieröl für ein Wälzlager eine hervorragende Dauerhaftigkeit.

Basierend auf dem vorstehend erläuterten freien Säurewert ist die Güte von Olivenöl in der nachstehend in Tabelle 2 gezeigten Weise zu klassifizieren. Wie aus Tabelle 2 folgt, hat Olivenöl höherer Qualität einen niedrigeren freien Säurewert, und es zeigt, wie nachstehend erläutert, bessere Schmiereigenschaften (siehe Tabelle 3).

Um den freien Säurewert eines nichttrocknenden pflanzlichen Öls wie Olivenöl zu senken, kann beispielsweise das folgende Verfahren angewendet werden. Wenn Olivenöl nach Zugabe einer 5 bis 10%igen wäßrigen Lösung von Natriumhydroxid erhitzt wird, wird das Olivenöl verseift, wobei Glycerol und die Natriumsalze von Fettsäuren gebildet werden. Das resultierende Glycerol verestert freie Fettsäuren. Durch anschließende Beseitigung von Ölen und Fetten durch Zentrifugieren kann ein Olivenöl mit einem niedrigen freien Säurewert erhalten werden.

In der Tabelle 2 sind die Bezeichnungen von verschiedenen Sorten von Olivenöl Han delsnamen von Olivenölen, die von der Firma Golden Eagle Olive Products, U.S. hergestellt werden.

Tabelle 2

Freie Säurewerte von Olivenöl

Als Schmieröle für ein Wälzlager in einer mit hoher Drehzahl rotierenden Anordnung, beispielsweise einem zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück, das einen in der vorste hend beschriebenen Weise hergestellten porösen Käfig aufweist, können neben den oben erläuterten nichttrocknenden pflanzlichen Ölen auch konventionelle Grundölkom ponenten auf Mineralölbasis (natürliche Öle) oder synthetische Öle verwendet werden. Beispiele solcher Grundölkomponenten sind Mineralöle (Paraffinöle), Olefinoligomere, Phosphatester, Ester von organischen Säuren, Silikonöle, Polyalkylenglycole und fluorierte Öle.

Verglichen mit den oben erläuterten nichttrocknenden pflanzlichen Ölen sind diese Grundölkomponenten unterlegen, was die Biosicherheit und den Umweltschutz anbe langt. Je nach dem Anwendungsgebiet der Anordnung lassen sie sich jedoch gleichwohl einsetzen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand des folgenden Beispiels näher erläutert.

Jeder in der vorliegend beschriebenen Weise hergestellte poröse Käfig wird nachstehend als "mit Lösungsmittel behandelter Käfig" bezeichnet, weil er durch Herauslösen mittels Lösungsmittel porös gemacht wurde, während jeder durch konventionelles Sintern porös gemachte poröse Käfig als "gesintert porös" bezeichnet wird.

(1) Herstellungsbeispiele für mit Lösungsmittel behandelte poröse PAI-Käfige:
- (i) Beispiel, bei dem der Verfahrensschritt (2) durch Formpressen ausgeführt wurde:
  Ein PAI-Harzpulver ("Torlon 4000 TF", Handelsname, Produkt der Teÿin- Amoco Engineering Plastics, Ltd.) und ein Polyetherimid (PEI)-Harzpulver ("Ultem 1000", Handelsname, Produkt der General Electric Company) wur den jeweils auf eine mittlere Teilchengröße von 20,4 µm klassiert und ge siebt. 80 Gewichtsteile des PAI-Harzpulvers und 20 Gewichtsteile des PEI- Harzpulvers wurden gemischt. Nach gründlichem Vermischen in einem Henschel-Mischer wurde das erhaltene Gemisch bei einem Vorformdruck von 3000 kg/cm² und einer Aufheiztemperatur von 300°C formgepreßt, wodurch ein nichtporöser Käfig erhalten wurde.
  Der nichtporöse Käfig wurde in eine Methylenchloridlösung getaucht, die bei 25°C 30 min lang in einer Ultraschall-Waschvorrichtung mit Ultra schallwellen beaufschlagt wurde, um das PEI-Harz herauszulösen, so daß der nichtporöse Käfig in seiner Gesamtheit porös gemacht wurde. Die erzielte Porosität betrug 17%.
- (ii) Beispiel, bei dem der Verfahrensschritt (2) durch Spritzgießen ausgeführt wurde:
  65 Gewichtsteile eines PAI-Harzpulvers ("Torlon 4000 T", Handelsname; Produkt der Teÿin-Amoco Engineering Plastics, Ltd.) und 35 Gewichtsteile des Polyetherimid (PEI)-Harzpulvers ("Ultem 1000", Handelsname; Produkt der General Electric Company) wurden gemischt. Nach gründlichem Mischen in einem Henschel-Mischer wurde das erhaltene Gemisch extrudiert und mittels eines Doppelschrauben-Schmelzextruders zu Pellets pelletiert. Die Pellets wurden in eine Spritzgießmaschine eingebracht und in einer entsprechenden Spritzform spritzgegossen, wodurch ein nichtporöser Käfig geformt wurde.
  Der nichtporöse Käfig wurde dann in eine Methylenchloridlösung einge taucht, die bei 25°C 30 min lang in einer Ultraschall-Waschvorrichtung mit Ultraschallwellen beaufschlagt wurde, um das PEI-Harz herauszulösen, so daß der nichtporöse Käfig im Bereich einer Oberflächenschicht porös ge macht wurde. Das heißt, nur die Oberflächenschicht und ein benachbarter Bereich wurden porös gemacht. Der erhaltene poröse Käfig hatte als Ganzes eine Porosität von 2%.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Käfigs 44 aus dem oben erläuterten, mit Lösungsmittel behandelten porösen PAI-Harz. In dieser Figur sind mit 44a ein Käfig hauptteil und mit 44b Poren bezeichnet. Der Käfig 44 wird bei dem anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten, kugelgelagerten, zahnärztlichen Luftturbinen-Handstück verwendet. Vorliegend sind die Form und der Aufbau des Käfigs 44 nicht auf die in Fig. 3 darge stellte Anordnung beschränkt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform des Käfigs 44 aus dem mit Lösungsmittel behandelten porösen PAI-Harz-Formkörper.

In Fig. 4 ist ein zahnärztliches Luftturbinen-Handstück dargestellt, dessen Käfig 44 einen anderen Aufbau als in Fig. 2 hat. Der Aufbau des zahnärztlichen Luftturbinen- Handstücks gemäß Fig. 4 bedarf keiner näheren Erläuterung; er ergibt sich ohne weiteres aus der Beschreibung der Fig. 2.

Fig. 5 zeigt die Form und den Aufbau des Käfigs 44. Ebenso wie in Fig. 3 sind mit 44a der Hauptteil des Käfigs und mit 44b Poren bezeichnet.

(2) Ermittlung der Eigenschaften von mit Lösungsmittel behandelten porösen PAI- Käfigen:
Die Ergebnisse der Ermittlung von Eigenschaften von Schmiersystemen von zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücken, bei denen verschiedene Schmieröle benutzt wurden, sind in der Tabelle 3 wiedergegeben.
Wälzlager der zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücke (siehe Fig. 1 und 2), die für den Test gemäß diesem Beispiel benutzt wurden, hatten den folgenden Auf bau:
offene Miniaturwälzlager, von denen jedes mit einem Schnappkäfig verse hen war und die folgenden Abmessungen hatte:
- (i) Innendurchmesser eines Außenringes: 6,350 mm
- (ii) Innendurchmesser eines Innenrings: 3,175 mm
- (iii) Breite: 2,380 mm.

Diese Lager wurden in die zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücke eingebaut, und der Test unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Luftversorgungs druck 2,4 kg/cm²; zugeführte Luftmenge 26 l/min; Drehzahl etwa 400 000 U/min.

(3) Fertigungsbeispiele von mit Lösungsmittel behandelten porösen PI-Käfigen:
- (i) Beispiel, bei dem der Verfahrensschritt (2) durch Formpressen ausgeführt wurde:
  Ein PI-Harzpulver ("Meldin 2000", Handelsname; Produkt von Furon) und das Polyetherimid (PEI)-Harzpulver ("Ultem 1000", Handelsname; Produkt der General Electric Company) wurden jeweils auf eine mittlere Teilchen größe von 20,4 µm klassiert und gesiebt. 80 Gewichtsteile des PI-Harzpul vers und 20 Gewichtsteile des PEI-Harzpulvers wurden gemischt. Nach einem gründlichen Mischen in einem Henschel-Mischer wurde das erhaltene Gemisch bei einem Vorformdruck von 1000 kg/cm² und einer Aufheiztem peratur von 390°C formgepreßt, wodurch ein nichtporöser Käfig erhalten wurde.
  Der nichtporöse Käfig wurde in eine Methylenchloridlösung getaucht, die in einer Ultraschall-Wascheinrichtung bei 25°C 30 min lang mit Ultraschall wellen beaufschlagt wurde, um das PEI-Harz herauszulösen, so daß der nichtporöse Käfig in seiner Gesamtheit porös gemacht wurde. Die dabei erhaltene Porosität des Käfigs betrug 5%.
- (ii) Beispiel, bei dem der Verfahrensschritt (2) durch Spritzgießen ausgeführt wurde:
  65 Gewichtsteile eines PI-Harzpulvers ("Aurum 450", Handelsname; Produkt der Mitsui-Toatsu Chemicals Inc.) und 35 Gewichtsteile des Polyetherimid (PEI)-Harzpulvers ("Ultem 1000", Handelsname; Produkt der General Electric Company) wurden gemischt. Nach gründlichem Mischen in einem Henschel-Mischer wurde das erhaltene Gemisch mittels eines Doppelschrauben- Schmelzextruders extrudiert und zu Pellets pelletiert. Die Pellets wurden in eine Spritzgießmaschine eingebracht und in eine entsprechende Spritzform spritzgegossen, wodurch ein nichtporöser Käfig gebildet wurde.
  Der nichtporöse Käfig wurde dann in eine Methylenchloridlösung getaucht, die in einer Ultraschall-Wascheinrichtung bei 25°C 30 min lang mit Ultra schallwellen beaufschlagt wurde, um das PEI-Harz herauszulösen, so daß der nichtporöse Käfig im Bereich seiner Oberflächenschicht porös gemacht wurde. Auf diese Weise wurden nur die Oberflächenschicht und der be nachbarte Teil porös gemacht; als Ganzes hatte der erhaltene poröse Käfig eine Porosität von 2%.
(4) Ermittlung der Eigenschaften von mit Lösungsmittel behandelten porösen PI- Käfigen:
Die in Schmiersystemen von zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücken, bei denen verschiedene Schmieröle benutzt wurden, ermittelten Eigenschaften sind in der Tabelle 3 zusammengestellt. Die Angaben in der Tabelle 3 haben die folgenden Bedeutungen: (1) <Wärmebeständigkeitstest (Autoklavenbeständigkeit, Zyklen)<Es wurde ein Autoklav ("ALPHI", Handelsname, hergestellt von der J. MORITA MFG. CORP.) benutzt. Die Autoklavenbeständigkeit wird als Zyklen angegeben, bis die Rotation des zahnärztlichen Luftturbinen-Handstücks instabil wird und die Rotationsleistung um 10% (etwa 40.000 U/min) gefallen ist.
Die Behandlungsbedingungen in dem Autoklaven "ALPHI" waren: Dampfdruck 2,4 kg/cm²; Temperatur 135 °C; Zeitdauer 5 min.(2) <Lagerbeständigkeit (Dauerbetrieb, h)<Zunächst wurde jedes Schmieröl einem Schmiersystem des zahnärztlichen Luft turbinen-Handstücks zugeführt; dann erfolgte ein Dauerbetrieb bei etwa 400 000 U/min ohne zusätzliche Zuführung des Schmieröls. Die Lagerbeständigkeit ist in Stunden angegeben, die vergehen, bis die Rotation instabil wird und die Drehzahl um 10% (etwa 40 000 U/min) abgefallen ist.
Die Angaben zu den in der Tabelle 3 als Vergleichsbeispiele aufgeführten Käfi gen, nämlich dem nichtporösen PI/PAI·R-Käfig und dem gesinterten porösen PI/PAI·R-Käfig, haben die folgende Bedeutung:
- (i) Nichtporöser PI/PAI·R:
  Der nichtporöse PI·R wurde erhalten, indem "Vespel SP-1" (Handels name, Produkt der E.I. du Pont de Nemours & Co., Ltd.) in Käfigform gebracht wurde.
  Der nichtporöse PAI·R wurde erhalten, indem "Torlon 4203" (Han delsname,- Produkt der Teÿin-Amoco Engineering Plastics, Ltd.) in Käfigform gebracht wurde.
- (ii) Gesinterter poröser PI/PAI·R:
  Der gesinterte poröse PI·R wurde erhalten, indem "UIP-S" (Handels name, Produkt der Ube Industries, Ltd.) unter einem Formdruck von 4000 kgf/cm² formgepreßt wurde, der grüne Preßkörper bei 400°C in einer Stickstoffgasatmosphäre gesintert wurde und der gesinterte Preß körper dann durch maschinelles Bearbeiten in die Form eines Käfigs gebracht wurde (Porosität: etwa 13 Vol.-%).
  Der gesinterte poröse PAI·R wurde erhalten, indem "Torlon 4000TF" (Handelsname, Produkt der Amoco Chemical Corp., U.S.A.) auf eine mittlere Teilchengröße von 20 µm klassiert und gesiebt wurde, das so gesiebte Pulver unter einem Vorformdruck von 2800 kgf/cm² formge preßt wurde, der grüne Preßkörper bei 300°C gesintert wurde und der gesinterte Preßkörper dann durch maschinelle Bearbeitung in die Ge stalt eines Käfigs gebracht wurde (Porosität: etwa 14 Vol.-%).
In Tabelle 3 wurden die folgenden Produkte als Paraffinöl und fluoriertes Öl benutzt.
- (a) Als das Paraffinöl (flüssiges Paraffin) wurde ein konventionelles Paraffinsprayöl verwendet, das von einem auf dem Gebiet der Odontotherapie arbeitenden Hersteller produziert war.
- (b) Als das fluorierte Öl wurde "FOMBLIN" (Handelsname, Produkt der Ausimont S.P.A., Italien) benutzt.

Aus der Tabelle 3 folgt, daß die vorliegenden, mit Lösungsmittel behandelten, porösen PI/PAI-Käfige (PI/PAI·R) Eigenschaften haben, die denjenigen von konventionell ge fertigten, nichtporösen PI/PAI-Käfigen (PI/PAI·R) weit überlegen sind. Sie sind selbst vergleichbar mit denjenigen von konventionellen gesinterten porösen PI/PAI-Käfigen (PA/PAI·R).

Bei der Wertung der Überlegenheit der vorliegenden mit Lösungsmittel behandelten porösen PI/PAI-Käfigen (PI/PAI·R) im Vergleich zu den konventionellen gesinterten porösen PI/PAI-Käfigen (PI/PAI·R) ist zu berücksichtigen, daß das vorliegend offen barte Herstellungsverfahren in der Praxis wesentlich einfacher und unkomplizierter sowie wirtschaftlicher als das konventionelle Verfahren ist.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines dem Halten von Wälzkörpern dienenden porösen Käfigs zur Verwendung in einem Wälzlager, bei dem:

(1) ein als ein poröses Matrixmaterial für den porösen Käfig dienendes Poly imidharz mit einem weiteren wärmebeständigen Harz gemischt wird, das einen dem Formtemperaturbereich des Polyimidharzes ähnlichen Formtem peraturbereich hat und das bei Behandeln mit einem Lösungsmittel in Gegenwart des Polyimidharzes allein herausgelöst wird;
(2) das erhaltene Harzgemisch zu einem eine gewünschte Form aufweisenden Käfig geformt wird; und
(3) der so geformte Käfig mit dem Lösungsmittel behandelt wird, wodurch nur das weitere wärmebeständige Harz herausgelöst wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere wärmebe ständige Harz mindestens ein Harz ist, das aus der aus Polyethersulfonen (PES), Polyetherimiden (PEI), Polyarylaten (PAR) und Polysulfonen (PSF) ausgewählt ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungs mittel Methylenchlorid (Dichlormethan) verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyimidharz und das weitere wärmebeständige Harz jeweils in Form eines Pulvers mit einer mittleren Teilchengröße von 15 bis 50 µm verwendet wer den.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem Verfahrensschritt (3) des Verfahrens nach Anspruch 1 erhaltene poröse Käfig eine Porosität von 0,5 bis 20 Vol.-% hat.