JP3431421B2 - 転がり軸受装置用の多孔質保持器の製造方法 - Google Patents

転がり軸受装置用の多孔質保持器の製造方法

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JP3431421B2 JP27854896A JP27854896A JP3431421B2 JP 3431421 B2 JP3431421 B2 JP 3431421B2 JP 27854896 A JP27854896 A JP 27854896A JP 27854896 A JP27854896 A JP 27854896A JP 3431421 B2 JP3431421 B2 JP 3431421B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、医療用、食品製造
用、航空宇宙機器用等の高速かつ高い安全性が要求され
る分野において使用される高速回転機器の転がり軸受装
置の製造方法に関する。更に詳しくは、本発明は、転が
り軸受装置の主要な構成要素である潤滑油を含浸させて
使用するタイプの多孔質の保持器(リテーナ,retaine
r)の効率的かつ経済的な製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、転がり軸受装置の転動体(ボー
ル)を保持するための保持器(リテーナ)として、自己
潤滑性のある成形材料、例えば、四フッ化エチレン樹脂
などの合成樹脂で構成されたものがある。また、軸受装
置の内輪、外輪、転動体(ボール)、及び保持器(リテ
ーナ)として、これら部材に金、銀のような金属または
二硫化モリブデン等の固体潤滑剤をメッキ、被覆(コー
ティング)、または蒸着(スパッタリング)したものが
ある。
【0003】前記した自己潤滑性の合成樹脂、あるいは
金、銀などの固体潤滑剤を利用した軸受要素、例えば保
持器(リテーナ)は、一般に潤滑膜の耐久性が悪く、長
期間安定して摺動性を発揮できないでいるのが現状であ
る。
【0004】特に、高速切削器などの高速回転機器の潤
滑系においては、軸受内の摩擦面に潤滑油を長時間連続
して安定供給すること、かつ摩擦面が耐摩耗性を持つこ
とが強く求められているが、このようなニーズを満足す
る保持器(リテーナ)はない。
【0005】前記した高速回転機器、特に切削工具を高
速回転させるための高速切削器は、概略的には、切削工
具を固定する回転軸、前記回転軸を回動駆動させるため
の回転駆動装置、及び前記回転軸を回転自在に支承する
軸受部、とから構成されるものである。
【0006】この種の高速切削器として、例えば医療歯
科用エアータービンハンドピースを示すことができる。
そして、前記した医療歯科用高速切削器(エアータービ
ンハンドピース)の軸受部は、ボール(転動体)を使用
した玉軸受機構を有するものと、エアーベアリングを使
用した(無接触型の)空気軸受機構を有するもの、とが
知られている。
【0007】例えば、歯科用のエアータービンハンドピ
ースの軸受機構に注目すると、ボールベアリングタービ
ン型、及びエアーベアリングタービン型の2種類のエア
ータービンハンドピースが知られている。なお、前者の
ボールベアリングタービン型のものは約20〜40万r
pm程度の高速回転の機種であり、後者のエアーベアリ
ングタービン型のものは約30〜50万rpm程度の超
高速回転の機種であるといえる。前記したボールベアリ
ングタービン型、及びエアーベアリングタービン型の機
種の回転数は、一般的な値であり、例えば本発明者らが
先に提案した歯科用エアータービンハンドピース(特願
平6−36404号、U.S.Patent No.5,562,446)は、
ボールベアリングタービン型のものであるが、超高速回
転を実現することができる高性能のものである。
【0008】ここで、従来技術及び本発明の理解を助け
るために、本発明の製造方法で作られた多孔質保持器
(リテーナ)と潤滑油を使った軸受が適用される一つの
応用機器、即ち、歯科用の高速切削器(歯科用エアータ
ービンハンドピース)の構造について説明する。
【0009】図1〜図2は、歯科用エアータービンハン
ドピースの構造を説明する図である。なお、図1は、全
体構造を説明する図(斜視図)であり、図2は、特にヘ
ッド部とネック部の内部構造を説明する図(断面図)で
ある。
【0010】図1に示されるように、歯科用エアーター
ビンハンドピース(A)は、エアータービンのロータ軸
(駆動軸)に固定保持される切削工具(B)(5)を有
するヘッド部(H)とグリップ部(G)からなるもので
ある。そして、前記グリップ部(G)のネック部(N)
は、前記ヘッド(H)に連接されると共に、ヘッド部
(H)内に配設されたエアータービンに加圧空気を供
給、排出する手段を内部に有するものである。
【0011】図2は、歯科用エアータービンハンドピー
ス(A)のヘッド部(H)とネック部(N)の内部構造
を示す。図示されるように、ヘッド部(H)において、
ヘッド(1)のチャンバー(11)の内部に周縁部にタ
ービンブレード(2)を有するタービンロータ軸(3)
が配設されると共に、前記タービンロータ軸(3)はヘ
ッド(1)の内部において軸受部(4)を介して回転自
在に支承される。前記ヘッド(1)は、ヘッド本体部
(12)とキャップ部(13)とからなる。そして、前
記ヘッド本体部(12)の内部に、前記タービンロータ
軸(3)を回転自在に支承するための軸受部(4)が配
設される。タービンロータ軸(3)の軸心穴には、切削
工具(5)が固定保持され、治療行為が行なわれる。な
お、切削工具(5)の周側部には、切削工具(5)を軸
心穴中に把持するためのチャック(51)が配設されて
いる。軸受部(4)は、内輪(41)、外輪(42)、
転動体(43)及び保持器(44)からなるボールベア
リング方式のもので構成されている。なお、軸受部
(4)の外周や側部には、求軸心のためのO−リングや
軸剛性を高めるための公知のウェーブワッシャなどを配
設しても良いものである。ネック部(N)は、そのネッ
ク本体部(6)がチャンバー(11)内に配設されたタ
ービンブレード(2)に加圧空気を供給するための給気
路(7)と給気口(71)、及びチャンバー(11)内
の加圧空気を排出するための排気路(8)(9)と排気
口(81)、(91)を有するもので構成される。
【0012】前記図2に示される歯科用エアータービン
ハンドピース(A)の内部構造において、加圧空気の給
気・排気手段は、本発明者らが、先に提案したものであ
り(特願平6−36404号、U.S.Patent No.5,562,44
6)、従来技術においては全く見られない新しい構成の
ものである。このため、図2には、前記した各要素(部
材)を説明するための参照符号に加えて他の参照符号
(記号)も示されている。これらの参照符号(記号)の
説明は省略するが、図2により従来の歯科用エアーター
ビンハンドピースの構造を容易に理解することができ
る。なお、図2に示される本発明者らが先に提案した給
気・排気手段をもつ歯科用エアータービンハンドピース
(A)は、従来の転がり軸受装置を内蔵するハンドピー
スのカテゴリーに属するものであるが、極めて高速回
転、従って大トルクが得られることは先に説明した通り
である。
【0013】前記したボールベアリング式の歯科用エア
ータービンハンドピースにおいて、その軸受部は、ミニ
アチュア型軸受部により構成されている。そして、前記
タービンロータ軸は、毎分20〜40万rpm程度で高
速回転するため、軸受部内部の温度も高くなり、かつ軸
受部にかかる応力も大きなものとなる。このため、前記
した過酷な条件のもとで使用される軸受装置の耐久性は
極めて重要である。
【0014】また、前記したボールベアリング式の歯科
用エアータービンハンドピースは、口腔内で使用される
ため、使用前に軸受部に潤滑油をスプレー、あるいは滴
下して使用され、別言すれば稀薄潤滑の環境下において
使用され、かつ滅菌消毒のために高圧高温処理(オート
クレーブ処理ともいわれ、その処理条件は、例えば蒸気
圧2.4kgf/cm2、温度135℃、時間5分である。)
される。このため、前記歯科用エアタービンハンドピー
スに使用される転がり軸受装置として、前記したと同様
の条件を満足するものが要求されている。特に、潤滑系
において重要な構成要素となる保持器(リテーナ、reta
iner)の特性として、前記したと同様の条件を満足する
ものが要求されている。また、いうまでもないことであ
るが、前記転がり軸受装置に適用される潤滑油も、耐酸
化性など過酷な使用条件を満足する特性を有するものが
要求されている。
【0015】従来、前記した転がり軸受装置の重要な構
成要素である転動体(ボール)の保持器(リテーナ)
は、前記した要求特性の観点から、ポリイミド樹脂のも
のや繊維層を有するフェノール樹脂のものなどで構成さ
れているものがあるが、十分なものであるとはいえな
い。
【0016】最近、前記した歯科用エアータービンハン
ドピースの前記した過酷な使用条件を考慮して、耐熱性
に優れ、従って、滅菌消毒(オートクレーブ処理)が可
能であり、かつ潤滑性に優れたフッ素化オイルを含浸さ
せた保持器(リテーナ)を有する歯科用エアータービン
ハンドピースが、特公平5−43884号、実開平7−
10553号に提案されている。なお、前記保持器(リ
テーナ)は、ポリイミド樹脂の粉末体を焼結して得た多
孔質体から成るものである。前記した提案の歯科用エア
ータービンハンドピースは、フッ素化オイルが不活性で
あり、耐熱性、耐薬品性、耐溶剤性に優れ、高温に晒さ
れても固体状劣化物を生成しないという特性を有してお
り、これらの特性を軸受保持器(リテーナ)に利用した
ということができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、高速
回転機器、例えばボールベアリング式の歯科用エアータ
ービンハンドピースの転がり軸受装置において、特にそ
の主要な構成要素である保持器(リテーナ)は、要求特
性の観点から種々の材質や構造のものが開発されてきて
いる。例えば、高速回転系の歯科用エアータービンハン
ドピースの転がり軸受装置として、特にその保持器(リ
テーナ)として、耐熱性(耐オートクレーブ)や耐久性
などの観点から前記したようにポリイミド樹脂の粉体を
焼結して得た多孔質のものが提案されている。
【0018】しかしながら、前記ポリイミド樹脂製の多
孔質保持器(リテーナ)は、所望粒径(例えば15〜5
0μm)のポリイミド樹脂粉体を所望条件のもとで加
圧、焼結した後、削り加工にて製造するため、表層部の
気孔部に目詰まりが発生し、均一な連通構造を形成する
ことが難しい。いうまでもないことであるが、マトリッ
クス材(ポリイミド樹脂)の中に均一な連通構造の気孔
部が形成されない場合、これは潤滑油がマトリックス材
中に不均一にしか含浸されないことを意味するものであ
り、これが高速回転系での潤滑特性に大きな負(マイナ
ス)の影響を与えることになる。
【0019】このため、前記ポリイミド樹脂粉体の焼結
法による多孔質保持器(リテーナ)の製造において、表
層部の気孔の品質が均一な多孔質保持器(リテーナ)を
製造することが極めて難しく、厳格な条件設定のもとで
行われなければならないものである。
【0020】本発明は、前記した従来技術の歯科用エア
ータービンハンドピースなどの高速回転機器の転がり軸
受装置における問題点に鑑み、創案されたものである。
なお、本発明の直接の契機は、本発明者が先に提案した
高性能・超高速回転のボールベアリングタービン型の歯
科用エアータービンハンドピース(特願平6−3640
4号、U.S.Patent No.5,562,446)に対して、優れた特
性の転がり軸受装置が存在していなかったことにあっ
た。本発明は、特に前記した焼結法によるポリイミド樹
脂製の多孔質保持器(リテーナ)の製造方法に代わる新
たな製造方法、即ち、特に表層部が均一な品質を保証
し、かつ経済性に優れた新たなポリイミド樹脂製の多孔
質保持器(リテーナ)の製造方法を提供しようとするも
のである。
【0021】本発明者らは、ポリイミド樹脂をベースと
した多孔質保持器(リテーナ)の新規な製造方法の確立
について、鋭意検討した。その結果、多孔質のマトリッ
クス材となるポリイミド樹脂と前記ポリイミド樹脂と略
同じ領域の成形温度帯(領域)を有するとともに前記ポ
リイミド樹脂と混合されて成形された後で単独で溶出可
能な他の耐熱性樹脂との組合わせにより、高速回転系に
適用できる多孔質保持器(リテーナ)が安定的かつ経済
的に製造することができる、という知見を得た。本発明
は、前記知見をベースにして完成されたものであり、本
発明により歯科用エアータービンハンドピースなどの高
速回転機器の転がり軸受装置用の高品質かつ経済性に優
れた多孔質保持器(リテーナ)が提供される。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明を概説すれば、本
発明は、転動体(ボール)を保持するための転がり軸受
装置用の潤滑油を含浸させて使用する多孔質の保持器
(リテーナ)の製造方法が、 (1).多孔質保持器(リテーナ)のマトリックス材を構成
するポリイミド樹脂、及び前記ポリイミド樹脂に近似す
る成形温度帯を有する他の耐熱性樹脂であって、かつ前
記ポリイミド樹脂の共存下で溶媒処理したときに他の耐
熱性樹脂が溶出される特性を有する他の耐熱性樹脂、を
混合する工程、 (2).前記ポリイミド樹脂と他の耐熱性樹脂との混合物
を、所望形状の非多孔質 保持器(リテーナ)に成形す
る工程、 (3).前記工程で成形された非多孔質の保持器(リテー
ナ)を溶媒処理し、前記他の耐熱性樹脂を溶出させて多
孔質化する工程、 以上の工程からなることを特徴とする転がり軸受装置溶
出の潤滑油を含浸させて使用する多孔質保持器(リテー
ナ)の製造方法に関するものである。
【0023】以下、本発明の技術的構成及び実施態様に
ついて詳しく説明する。
【0024】本発明の多孔質保持器の製造方法におい
て、多孔質のマトリックス材となるベースポリマーは、
高速回転系に適用され、かつ高性能を発現させなければ
ならないという観点から、耐熱性樹脂のうちポリイミド
樹脂が選ばれる。
【0025】本発明において、前記ポリイミド樹脂(以
下、PI樹脂と略記する。)は、芳香族カルボン酸と芳
香族アミンを縮重合して得られる主鎖にイミド結合を有
する樹脂(熱可塑のものであっても、あるいは熱硬化性
のものであってもよい。)であって、耐熱性、耐薬品
性、機械的性質、電気的特性に優れたものである。な
お、本発明において、PI樹脂なる用語は、主鎖にイミ
ド結合及びアミド結合を有するポリアミドイミド樹脂
(以下、PAI樹脂と略記する。)も包含するものであ
ると理解されるべきである。
【0026】本発明において、前記多孔質保持器(リテ
ーナ)を構成するPI樹脂及びPAI樹脂は、市販され
ているものを好都合に使用することができる。例えば、
市販されているPI樹脂及びPAI樹脂は、その化学構
造式を含めて以下のものを例示することができる。 (i).PI樹脂: (1).オーストリア国レンジング社製、P84−HT(下
記、化1で示されるもの。なお、化1において、Rは、
アルキレン基を表わす。) (2).東レ社製、TI−3000(下記、化2で示される
もの。) (3).宇部興産社製、UIP−S(下記、化3で示される
もの。) (4).デュポン社製、ベスペル(下記、化2で示されるも
の。) (5).三井東圧化学社製、オーラム(下記、化4で示され
るもの。) (6).その他米国ヒューロン社製、メルディン8100、
900などがある。 (ii).PAI樹脂: (1).アモコ社製、トーロン4000TF(下記、化5で
示されるもの。なお、化5において、Arは、フェニレ
ン基を表わす)。
【0027】
【化1】
【0028】
【化2】
【0029】
【化3】
【0030】
【化4】
【0031】
【化5】
【0032】本発明において、前記多孔質のマトリック
ス材となるポリイミド樹脂(なお、前記したように、こ
の用語は、ポリアミドイミド樹脂を包含するように解釈
されるべきである。)と組合わされる前記した特性を有
する他の耐熱性樹脂は、所望に選択すればよい。前記多
孔質のマトリックス材となるポリイミド樹脂の成形温度
帯、例えば射出成形の温度帯は、熱可塑性ポリイミドは
380〜450℃、ポリアミドイミド(PAI)は32
0〜380℃である。従って、他の耐熱性樹脂は、前記
した成形温度帯に近似した成形温度帯を有するものが選
択される。本発明において、成形手段は、前記した射出
成形に限定されず、他に溶融成形、圧縮成形、押出成形
などの所望の成形手段を採用することができ、これとの
関係で他の耐熱性樹脂が選択されるべきである。
【0033】また、いうまでもないが、他の耐熱性樹脂
は、前記(3)工程、即ち、溶媒溶出の工程において採
用する溶媒の種類に依存して選択されるべきである。例
えば、前記(3)工程において、溶媒として塩化メチレ
ン(ジクロロメタン)を採用する場合、他の耐熱性樹脂
として以下のものを使用することができる。なお、参考
のために、射出成形温度(℃)も付記しておく。 (i).ポリエーテルイミド (PEI)(340〜425℃)、 (ii).ポリエーテルサルフォン(PES)(350〜370℃)、 (iii).ポリサルフォン (PSF)(330〜400℃)、 (iv).ポリアリレート (PAR)(340〜360℃)。
【0034】本発明おいて、前記(3)工程の溶媒とし
て、前記した塩化メチレン(ジクロロメタン)のほか
に、例えば、クロロホルム、メチルエチルケトン(ME
K)、テトラヒドロフラン(THF)、N−メチルピロ
リドン(NMP)、N,N−ジメチルホルムアミド(D
MF)などを使用することができる。
【0035】本発明において、前記多孔質のマトリック
ス材となるポリイミド樹脂として粉体を用いる場合、粉
体の平均粒径は、一般的には15〜50μmであり、分
級整粒したものが使用される。一方、他の耐熱性樹脂の
平均粒径も一般的には前記した大きさのものであるが、
これに限定されない。いうまでもないことであるが、形
成しようとする連通構造における気孔の大きさなどの観
点から、両者の平均粒径を所望に設定すればよい。
【0036】本発明において、前記多孔質のマトリック
ス材となるPI及びPAIの樹脂として粉体を用いる場
合、樹脂粉体と他の耐熱性樹脂粉体の使用割合は、気孔
率(体積比)、連通構造における気孔の大きさ、密度な
どを勘案して所望に設定すればよい。一般的には、前者
のPI及びPAIの樹脂粉体は、50〜95重量%、後
者の他の耐熱性樹脂は5〜50重量%、の割合で使用す
ればよい。
【0037】本発明において、前記(2)工程、即ち前
記多孔質のマトリックス材となるPI又はPAIの樹脂
と他の耐熱性樹脂の混合体を溶融成形して所望形状の保
持器(リテーナ)とする工程は、所望の成形条件のもと
で行えばよい。いうまでもないことであるが、前記
(2)工程の成形条件としては、両成分の粒界が溶融状
態に維持され相互に融着する条件が好ましい。成形手段
としては、前記したように、溶融成形、圧縮成形、射出
成形、もしくは押出成形などを採用すればよい。
【0038】前記多孔質のマトリックス材がPAI樹脂
で構成される場合、前記(2)工程の成形条件は、PA
I樹脂粉体から焼結法により多孔質成形体を製造する条
件が参考になる。例えば、PAI樹脂を使用する圧縮成
形の場合、その成形条件は、2500〜3500kgf/c
m2(356〜343MPa)の圧力で成形した後、280〜33
0℃で加熱焼成すればよい。また、PI樹脂を使用する
圧縮成形の場合、3000〜7000kgf/cm2(294〜68
6MPa)の圧力で成形した後、350〜450℃で加熱焼
成すればよい。
【0039】本発明において、PAI樹脂又はPI樹脂
を射出成形する場合、所望の射出成形条件を設定すれば
よい。この場合、例えば、PAI樹脂又はPI樹脂に対
してポリエーテルイミド(PEI)樹脂などの他の耐熱
性樹脂を配合し、更にヘンシェルミキサーで充分混合し
た後、二軸(スクリュー)溶融押出機によりペレット化
する。次いで、射出成形機により所定の金型内に射出成
形して保持器(リテーナ)を成形すればよい。なお、前
記のようにして成形した非多孔質の保持器(リテーナ)
から多孔質の保持器(リテーナ)を製造するには、前記
非多孔質保持器(リテーナ)を塩化メチレン溶液に浸漬
し、超音波洗浄器で超音波を印加しPEI樹脂などの他
の耐熱製樹脂を溶出させ多孔質にすればよい。この際の
超音波洗浄器の洗浄条件としては、例えば、温度25
℃、時間30分を採用すればよい。本発明において、P
AI樹脂またはPI樹脂を押出成形する場合、押出成形
機を用いる以外は前記射出成形法と同様に行えばよい。
【0040】本発明において、前記(3)工程、即ち、
前記(2)工程において得られた成形体(所望形状の非
多孔質保持器)から他の耐熱性樹脂成分を溶媒により溶
出させる工程も、所望の条件のもとで行えばよい。例え
ば、溶媒として、塩化メチレン(ジクロロメタン)を使
用する場合、塩化メチレンが入ったビーカーに非多孔質
保持器を浸漬し、超音波洗浄器で超音波を印加すること
により(25℃、30分)、前記工程(3)を実施する
ことができる。
【0041】本発明の前記(1)〜(3)工程からなる
転がり軸受装置用の多孔質保持器(リテーナ)の製造方
法により、所望の気孔率(例えば体積比0.5〜20
%)を有し、かつ均一な連通構造の気孔部を有する多孔
質保持器(リテーナ)が効率的かつ経済的に製造され
る。
【0042】次に、前記した本発明の製造方法により調
製された転がり軸受装置用の多孔質保持器(リテーナ)
において、前記保持器(リテーナ)に含浸される潤滑油
について説明する。本発明の前記した製造方法により調
製された転がり軸受装置用の多孔質保持器(リテーナ)
は、従来公知の潤滑油はもとより、本発明者らにより特
に高速回転系の潤滑油として有用であることが見い出さ
れた植物性不乾性油を含浸させて使用することができ
る。いうまでもないことであるが、潤滑特性を向上させ
るためには、保持器(リテーナ)の構成や構造のほかに
適用される潤滑油自体の特性も重要である。
【0043】以下、まず最初に、本発明者らにより高速
回転機器の転がり軸受装置の潤滑油として有用であるこ
とが新たに見出された植物性不乾性油について説明し、
次いでその他の含浸油について説明する。
【0044】植物油は、大別すると下記の三種に分類す
ることができる。 (i).不乾性油(Nondrying oil) これは、薄層にして空気中で乾燥(酸化)しても膜状物
(樹脂状固体)を形成しない油である。この種の不乾性
油は、分子中の二重結合が二以上(以下、多価とい
う。)の不飽和脂肪酸の量が少なく、オレイン酸(1分
子当り二重結合一個)のグリセリド(グリセリンエステ
ル)が主成分であり、従って、ヨウ素価(油の不飽和度
を示す尺度。Iodine value)は100以下である。この
種の不乾性油の代表例は、オリーブ油、落花生油、オレ
イソル油などがある。
【0045】(ii).半乾性油(Semidrying oil) これは、前記した不乾性油と後述する乾性油の中間的性
質を示す油である。なお、ヨウ素価は100〜130の
ものである。この種の半乾性油の代表例は、菜種油、ゴ
マ油、綿実油などがある。
【0046】(iii).乾性油(Drying oil) これは、薄層にして空気中で乾燥(酸化)すると膜(樹
脂状固体)を形成する油である。この種の乾性油は、不
飽和度の高い脂肪酸(例えば、リノール酸は二重結合が
二個、リノレン酸は二重結合が三個ある。)のグリセリ
ドからなり、これが空気中の酸素を吸収して、酸化重合
して膜状物を容易に形成する。なお、前記乾性油のヨウ
素価は、130以上のものである。この種の乾性油の代
表例は、アマニ油、桐油などがある。
【0047】前記した各種の植物油のうち、不乾性油
は、薄層にして乾燥(酸化)しても膜状物(樹脂状固
体)を生成しない油脂(高級脂肪酸のグリセリンエステ
ル)であり、耐熱性(オートクレーブ処理により滅菌消
毒が可能なこと)や耐久性に優れているため、歯科用エ
アータービンハンドピースなどの高速回転機器の軸受装
置用の潤滑油として好適なものである。
【0048】本発明により製造される多孔質保持器(リ
テーナ)を組込んだ歯科用エアータービンハンドピース
などの高速回転機器の転がり軸受装置において、潤滑油
として、前記した植物性不乾性油は極めて有用なもので
ある。以下、前記植物性不乾性油として代表例であるオ
リーブ油(Olive Oil)について詳しく説明する。
【0049】オリーブ油は、オリーブ(Olea Europae
a)の果実から製造される油脂(グリセリンエステル)
であり、その成分は大別すると下記の3種に分類するこ
とができる。 (i).不飽和樹脂酸、 (ii).飽和樹脂酸、 (iii).各種の微量成分。
【0050】オリーブ油の不飽和樹脂酸は、一般に一価
及び二価以上(多価)のもので構成される。以下、オリ
ーブ油の不飽和樹脂酸の種類と含有量を示す。 1).オレイン酸(一価)…………………56.0〜83.0% CH3(CH27CH=CH(CH27COOH 2).リノール酸(多価)………………… 3.5〜20.0% CH3(CH24CH=CHCH2CH=CH(CH27COOH 3).パルミトオレイン酸(一価)……… 0.3〜3.5% CH3(CH25CH=CH(CH27COOH 4).リノレン酸(多価)………………… 0.0〜1.5% CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH27 COOH 5).ガドレイン酸(一価)……………… 0.0〜0.05% CH3(CH29CH=CH(CH27COOH
【0051】前記したように、オリーブ油は、一価の不
飽和脂肪酸であるオレイン酸を多く含有するものであ
る。また、オリーブ油は、リノール酸などの多価の不飽
和脂肪酸を少量、含有している。前記したように、多価
の不飽和脂肪酸は酸化しやすいものであるが、オリーブ
油は、後述するように微量成分としてトコフェロール類
(ビタミンE)を含有しているため、前記トコフェロー
ル類(ビタミンE)の抗酸化作用によりリノール酸など
の多価不飽和脂肪酸の酸化劣化が防止され、オリーブ油
全体は、耐酸化性に優れている。
【0052】次に、オリーブ油の飽和脂肪酸成分につい
て説明する。以下、オリーブ油の飽和脂肪酸の種類と含
有量を示す。 (1).パルミチン酸 CH3(CH214COOH ……7.5〜20.0% (2).ステアリン酸 CH3(CH216COOH ……0.5〜 3.5% (3).ミリスチン酸 CH3(CH212COOH ……0.0〜 0.05% (4).アラキジン酸 CH3(CH218COOH ……0.0〜0.05% (5).ベヘニン酸 CH3(CH220COOH ……0.0〜0.05% (6).リグノセリン酸 CH3(CH222COOH ……0.0〜0.05% 前記したことから判るように、オリーブ油は高コレステ
ロール血症の原因となる飽和脂肪酸の含有量が少ないも
のであるということができる。
【0053】次に、オリーブ油の各種微量成分について
説明する。以下、オリーブ油の各種微量成分の種類と前
記成分の特性や機能について説明する。 .不ケン化物 (a).ステロール類、 (b).炭化水素類 ・スクアレン ・芳香族炭化水素(これは、固有の感覚的特性、即ち香
りや風味を与える。) (c).トコフェロール類(酸化防止機能) ・α−トコフェロール(ビタミンE)(黒変と重合防
止) ・β、γ、δ−トコフェロール(重金属の存在によって
起こる酸敗の防止) (d).トリテルペン・アルコール類 ・シクロ・アルテノール ・エルトロ・ジオール (e).脂溶性のビタミン類 ・ビタミンA、D(抗酸化作用) .燐脂質、葉緑素及び誘導体 (a).燐脂質 (b).葉緑素(抗酸化作用) .フェノール化合物 (a).フェノール化合物(抗酸化作用) (b).ポリフェノール(抗酸化作用) 前記したことから判るように、オリーブ油は、他の不乾
性油や乾性油と比較して、油脂の酸化に抗して作用する
各種の微量成分の含有量が高く、耐熱性(オートクレー
ブ処理による滅菌消毒が可能である。)や耐久性に優れ
た潤滑油となるのである。
【0054】次に、本発明により製造される多孔質保持
器(リテーナ)を組込んだ歯科用エアータービンハンド
ピースなどの高速回転機器の転がり軸受装置の潤滑油と
して有用な他の植物性不乾性油について、説明する。 (i).前記したオリーブ油以外の植物性不乾性油として、
落花生油(ArachisOil)がある。落花生油は、落花生
(Arachis Hypogaea)の種子に40〜50%含まれてお
り、その種子から搾られて製造される。 (ii).前記したオリーブ油以外の植物性不乾性油とし
て、オレイソル油がある。オレイソル油は、不乾性油で
はないリノール酸(多価)を多く含有するヒマワリの突
然変異種から製造される。今日、農業化学者の努力によ
りオレイン酸(一価の不飽和脂肪酸)を多く含む突然変
異種のヒマワリを育てることに成功しており、この突然
変異種からオレイソルと命名された油が製造されてい
る。オレイソル油は、前記したオリーブ油と同様の不乾
性油である。
【0055】前記した潤滑油を構成し得る植物性不乾性
油と植物性半乾性油及び他の食用油との違いを下記の表
1に示す。表1において、オリーブ油、落花生油、及び
オレイソル油は潤滑油として好ましいとされる植物性不
乾性油であり、他のものは前記植物性不乾性油に対する
比較対照例となる植物性半乾性油及び乾性油を示してい
る。なお、表1の注釈は、次の通りである。 (1).オレイン酸を主とし、パルミトオレイン酸を含む。 (2).リノール酸。 (3).リノレン酸。 (4).パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、ミリス
チン酸から成る。 表1中、(*)印は、比較対照例の植物油である。
【0056】
【表1】
【0057】表1から、次の点が明らかである。 (i).植物性不乾性油は、酸化しにくい1価の不飽和脂肪
酸が多い。 (ii).植物性不乾性油は、酸化しやすい2価〜3価の不
飽和脂肪酸、即ち多価の不飽和脂肪酸が少ない。 (iii).植物性不乾性油は、抗酸化作用を有するトコフェ
ロール類(ビタミンEなど)の対多価不飽和脂肪酸比が
高い。
【0058】前記した潤滑油を構成し得る植物性不乾性
油(オリーブ油、落花生油、オレイソル油など)におい
て、遊離の脂肪酸(飽和、不飽和)の合計含有量が少な
いほど、潤滑特性に優れている。この点は、本発明者ら
の植物性不乾性油の潤滑特性の改善を検討している過程
で見い出されたものであり、後述するように実証データ
により裏付けされている。
【0059】前記した植物性不乾性油中の遊離した脂肪
酸(以下、遊離脂肪酸ということがある。)について、
以下に説明を加える。一般に、油脂(牛脂、豚脂、バタ
ーなどの脂肪、及び菜種油、桐油、アマニ油などの脂肪
油)は、高級脂肪酸のグリセリンエステルで構成されて
いる。即ち、本発明の製造方法により作られた多孔質保
持器(リテーナ)に有用な植物性不乾性油において、各
種の脂肪酸(飽和、不飽和)は、下式(1)で示されるエ
ステルとして存在するものである。 脂肪酸の3分子+グリセリンの1分子→トリグリセリド
の1分子(エステル)…………(1)
【0060】しかしながら、前記植物性不乾性油中には
グリセリン(Grycerol, CH2OH-CHOH-CH2OH)と結合して
いない各種の脂肪酸(遊離脂肪酸)も含まれている。前
記した遊離脂肪酸の合計含有量の度合を遊離酸度で示す
と、この値が低いほど酸度が低くなり、かつ粘度も高粘
度側にシフトするため、遊離酸度の低い植物性不乾性油
は転がり軸受装置用潤滑油として耐久性に優れたものと
なる。前記した遊離酸度に基づいて、オリーブ油の品質
を分離したのが下記の表2である。表2より高級なオリ
ーブ油ほど遊離酸度が低く、後述するように優れた潤滑
特性を示す(表3参照)。なお、オリーブ油などの植物
性不乾性油の遊離酸度を低くする方法としては、例え
ば、以下の方法を採用すればよい。即ち、オリーブ油に
5〜10%の水酸化ナトリウム水溶液を加えて加熱する
と、けん化されてグリセリンと脂肪酸ナトリウム塩が生
成し、生成したグリセリンは遊離脂肪族とエステル結合
する。その後、遠心分離などによって油脂分を分離除去
すれば、遊離酸度の低いオリーブ油が得られる。また、
表2中、オリーブ油の各種グレード名は、アメリカのゴ
ールデンイーグルオリーブプロダクツ社製のオリーブ油
の商品名である。
【0061】
【表2】
【0062】本発明により製造される多孔質保持器(リ
テーナ)を組込んだ歯科用エアータービンハンドピース
などの高速回転機器の転がり軸受装置の潤滑油として、
前記した植物性不乾性油のほかに従来公知の鉱油系(天
然系)または合成系の各種の基油成分を使用することも
できる。この種の鉱油系または合成系等の基油成分とし
ては、鉱油(パラフィン油)、オレフィンオリゴマー、
リン酸エステル、有機酸エステル、シリコーン油、ポリ
アルキレングリコール、フッ素化オイルなどを例示する
ことができる。これらの基油成分は、前記した植物性不
乾性油と比較して、生体安全性(生体為害性)や環境保
全性(安全性)に劣るものの、機器の用途においては十
分に使用することかできるものである。
【0063】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づい
て、更に詳しく説明する。なお、以下の説明において、
本発明の多孔質保持器(リテーナ)は、溶媒溶出により
多孔質化するため「溶出多孔質」であると称し、従来の
焼結により多孔質化するものは「焼結多孔質」であると
称する。
【0064】(1).溶出多孔質PAI製保持器(リテー
ナ)の製造例: (i).本発明の(2)の工程を圧縮成形で実施する場合の
例を示す。 PAI樹脂粉末(帝人アモコ社製:トーロン4000T
F)とポリエーテルイミド(PEI)樹脂粉末(GE社
製:ウルテム1000)の粒度分布が平均粒径20.4
μmとなるように分級整粒し、PAI樹脂粉末80重量
%とPEI樹脂粉末20重量%を配合し、ヘンシェルミ
キサーで充分混合した後、3000kgf/cm2(294MPa)
の圧力で成形し、その後300℃で加熱焼成して、非多
孔質保持器を得た。この非多孔質保持器を塩化メチレン
溶液に浸漬し、超音波洗浄器で25℃、30分間超音波
を与え、PEI樹脂を溶出させ、全体を多孔質状にし
た。この結果、気孔率は17%であった。 (ii).本発明の(2)の工程を射出成形で実施する場合
の例を示す。 PAI樹脂(帝人アモコ社製:トーロン4000T)6
5重量%とポリエーテルイミド(PEI)樹脂(GE社
製:ウルテム1000)を35重量%配合し、ヘンシェ
ルミキサーで充分混合した後、二軸スクリュー溶融押出
機により押出し、造粒してペレットとし、それを射出成
形機に供給し、所定の金型内に射出成形して非多孔質保
持器を成形した。次に、この非多孔質保持器を塩化メチ
レン溶液に浸漬し、超音波洗浄器で25℃、30分間超
音波を与え、PEI樹脂を溶出させ、表層付近を多孔質
状にした。この結果、表層付近が均一な多孔質となり全
体としては2%の気孔率であった。
【0065】図3は、前記溶出多孔質PAI樹脂製保持
器(リテーナ)(44)の斜視図である。図中、(44
a)は保持器本体を示し、(44b)は穴部(気孔部)
を示す。なお、前記保持器(44)は、図1〜図2を参
照して説明したボールベアリング式の歯科用エアーター
ビンハンドピースに適用されるものである。
【0066】本発明において、保持器(44)の形状構
造は、図3のものに限定されない。図4〜図5は、溶出
多孔質PAI樹脂成形体からなる保持器(44)の別の
態様を説明する図である。なお、図4は、保持器(4
4)が前記図2に示されるものとは別の構造の歯科用エ
アータービンハンドピースに適用された例を説明する図
である。なお、図4の歯科用エアータービンハンドピー
スの構造は、対応する前記図2より明らかであるため説
明を省略する。また、図5は、保持器(44)の形状構
造を説明する図であり、前記図3に対応する図である。
図5において、(44a)は保持器本体を示し、(44
b)は穴部(気孔部)を示している。
【0067】(2).溶出多孔質PAI製保持器(リテー
ナ)の特性評価: 各種の潤滑油を使用した歯科用エアータービンハンドピ
ースの潤滑系での特性評価の結果を下記の表3に示す。 なお、本発明の実施例において試験に供した歯科用エア
ータービンハンドピース(図1〜図2参照)の転がり軸
受装置の構成は次の通りである。 (i).外輪外径 ………… 6.350mm (ii).内輪内径 ………… 3.175mm (iii).幅 ………………… 2.380mm の寸法を有する開放形のミニアチュア玉軸受で冠形リテ
ーナを有するものである。そして、前記軸受装置を歯科
用エアータービンハンドピースに装着し、給気圧2.4
kgf/cm2(235Pa)、給気量26リットル/分で約40万
rpmの条件で試験した。
【0068】(3).溶出多孔質PI製保持器(リテーナ)
の製造例: (i).本発明の(2)の工程を圧縮成形で実施する場合の
例を示す。 PI樹脂粉末(フューロン社製:メルディン2000)
とポリエーテルイミド(PEI)樹脂粉末(GE社製:
ウルテム1000)の粒度分布が平均粒径20.4μm
となるように分級整粒し、PI樹脂粉末80重量%とP
EI樹脂粉末20重量%を配合し、ヘンシェルミキサー
で充分混合した後、1000kgf/cm2(98MPa)の圧力
で成形し、その後390℃で加熱焼成して非多孔質保持
器を得た。この保持器を塩化メチレン溶液に浸漬し、超
音波洗浄器で25℃、30分間超音波を与え、PEI樹
脂を溶出させ、全体を多孔質状にした。この結果、気孔
率は5%であった。 (ii).本発明の(2)の工程を射出成形で実施する場合
の例を示す。 PI樹脂(三井東圧化学製:オーラム450)65重量
%とポリエーテルイミド(PEI)樹脂(GE社製:ウ
ルテム1000)を35重量%配合し、ヘンシェルミキ
サーで充分混合した後、二軸(スクリュー)溶融押出機
により押出し、造粒してペレットとし、それを射出成形
機に供給し、所定の金型内に射出成形して非多孔質保持
器を成形した。次に、この非多孔質保持器を塩化メチレ
ン溶液に浸漬し、超音波洗浄器で25℃、30分間超音
波を与え、PEI樹脂を溶出させ、表層付近を多孔質状
にした。この結果、表層付近が均一な多孔質となり全体
としては2%の気孔率であった。
【0069】(4).溶出多孔質PI製保持器(リテーナ)
の特性評価: 各種の潤滑油を使用した歯科用エアータービンハンドピ
ースの潤滑系での特性評価を下記の表3に示す。
【0070】表3における注釈は、次の通りである。 (1)<耐熱性試験(耐オートクレーブ;回)> (株)モリタ製作所製のオートクレーブ装置「アルフィ
ー」を使用し、耐オートクレーブ性を歯科用エアーター
ビンハンドピースの回転が不安定になり回転効率が1割
(10%、4万rpm)低下する時点までの回数で示
す。なお、オートクレーブ装置「アルフィー」での処理
条件は、蒸気圧2.4kgf/cm2(235Pa)、温度135
℃、時間5分である。 (2)<軸受耐久性(連続運転;hrs)> 歯科用エアーハンドピースの潤滑系に最初に潤滑油を適
用し、その後は無給油かつ約40万rpmの条件で連続
運転を行い、軸受耐久性を回転が不安定になり回転数が
1割(10%、約4万rpm)低下するまでの時間で示
す。
【0071】表3に示される比較対照となるリテーナ、
即ちバルクPI/PAI・R及び焼結多孔質PI/PA
I・Rは、次のことを意味する。 (i).バルクPI/PAI・R バルクPI・Rは、デュポン社製のベスペルSP−1を
リテーナ形状に加工した無孔性(バルク状)のものであ
る。バルクPAI・Rは、帝人アモコエンジニアリング
プラスチックス社製のトーロン4203をリテーナ形状
に加工した無孔性(バルク状)のものである。 (ii).焼結多孔質PI/PAI・R 焼結多孔質PI・Rは、宇部興産社製UIP−Sを成形
圧力4000kgf/cm2(392MPa)で圧縮成形し、窒素雰
囲気中で400℃にて焼結し、これをリテーナ形状に加
工したものである(気孔率:体積比約13%)。焼結多
孔質PAI・Rは、米国アモコ社製トーロン4000T
Fを平均粒径20μmに分級整粒し、成形圧力2800
kgf/cm2(274MPa)で圧縮成形し、次いで300℃に焼
結し、これをリテーナ形状に加工したものである(気孔
率:体積比約14%)。
【0072】表3において、パラフィン油及びフッ素化
オイルは、次のものを使用した。 (i).パラフィン油(流動パラフィン)は、既存歯科治療
関連メーカー製スプレー剤を使用した。 (ii).フッ素化オイルは、イタリアのAusimontu S.P.
A社製FOMBLINを使用した。
【0073】
【表3】
【0074】
【発明の効果】表3に示されるように、本発明の溶媒溶
出法により製造される溶出多孔質のPI/PAI保持器
(リテーナ)は、従来の非多孔質(バルク)のPI/P
AI保持器(リテーナ)と比較して格段に優れた特性を
有し、かつ従来の焼結法により製造される焼結多孔質の
PI/PAI保持器(リテーナ)と比較してみても、何
等、遜色がない特性を発揮するものである。
【0075】また、本発明の溶媒溶出法を利用した溶出
多孔質PI/PAI保持器(リテーナ)は、従来の焼結
法を利用した焼結多孔質PI/PAI保持器(リテー
ナ)と比較して高品質の保持器を大量に経済的に製造す
ることができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製造方法で作られた潤滑油含浸タイ
プの多孔質保持器(リテーナ)を備えている歯科用エア
ータービンハンドピースの斜視図である。
【図2】 図1の歯科用エアータービンハンドピースの
ヘッド部(H)とネック部(N)の断面図であり、前記
ヘッド部(H)及びネック部(N)の構造を説明する図
である。
【図3】 図2に示される本発明の溶出多孔質成形体で
構成された第一実施態様の保持器(44)の斜視図であ
る。
【図4】 本発明の溶出多孔質成形体で構成された第二
実施態様の保持器(44)を備えている他の歯科用エア
ータービンハンドピースの断面図であり、前記図2に対
応する図である。
【図5】図4に示される保持器(44)の断面図であ
る。
【符号の説明】
A ………… 歯科用エアータービンハンドピース H ………… ヘッド部 G ………… グリップ部 N ………… グリップ部(G)のネック部 B ………… 切削工具 1 ………… ヘッド 11 ………… チャンバー 12 ………… ヘッド本体部 13 ………… キャップ部 2 ………… タービンブレード 3 ………… タービンロータ軸 4 ………… 軸受部 41 ………… 内輪 42 ………… 外輪 43 ………… 転動体(ボール) 44 ………… 保持器(リテーナ) 44a ………… 保持器本体 44b ………… 穴部(気孔部) 5 ………… 切削工具 6 ………… ネック部(N)の本体部 7 ………… 給気路 71 ………… 給気口 8、9 ………… 排気路 81、91 ………… 排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 里路 文規 三重県四日市市川島町6200−256 (72)発明者 山崎 雅之 三重県員弁郡東員町瀬古泉760−4 (56)参考文献 特開 昭55−10140(JP,A) 特開 平6−166116(JP,A) 特開 平4−258653(JP,A) 特開 平8−173453(JP,A) 特開 昭52−32971(JP,A) 特開 昭55−746(JP,A) 特開 昭63−156836(JP,A) 実開 平7−10553(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29D 31/02 C08J 9/26 102 F16C 33/38 F16C 33/46

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転動体(ボール)を保持するための転が
    り軸受装置用の潤滑油を含浸させて使用する多孔質の保
    持器(リテーナ)の製造方法が、 (1).多孔質保持器(リテーナ)のマトリックス材を構成
    するポリイミド樹脂、及び前記ポリイミド樹脂に近似す
    る成形温度帯を有する他の耐熱性樹脂であって、かつ前
    記ポリイミド樹脂の共存下で溶媒処理したときに他の耐
    熱性樹脂が溶出される特性を有する他の耐熱性樹脂、を
    混合する工程、 (2).前記ポリイミド樹脂と他の耐熱性樹脂との混合物
    を、所望形状の非多孔質の保持器(リテーナ)に成形す
    る工程、 (3).前記工程で成形された非多孔質の保持器(リテー
    ナ)を溶媒処理し、前記他の耐熱性樹脂を溶出させて多
    孔質化する工程、 以上の工程からなることを特徴とする転がり軸受装置用
    の潤滑油を含浸させて使用する多孔質保持器(リテー
    ナ)の製造方法。
  2. 【請求項2】 他の耐熱性樹脂が、ポリエーテルサルフ
    ォン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリ
    アリレート(PAR)、ポリサルホン(PSF)からな
    る群から選ばれた少なくとも1種のものである請求項1
    に記載の転がり軸受装置用の潤滑油を含浸させて使用す
    多孔質保持器(リテーナ)の製造方法。
  3. 【請求項3】 溶媒が、塩化メチレン(ジクロロメタ
    ン)である請求項1に記載の転がり軸受装置用の潤滑油
    を含浸させて使用する多孔質保持器(リテーナ)の製造
    方法。
  4. 【請求項4】 ポリイミド樹脂及び他の耐熱性樹脂が、
    それぞれ粉体であって、その平均粒径が15〜50μm
    である請求項1に記載の転がり軸受装置用の潤滑油を含
    浸させて使用する多孔質保持器(リテーナ)の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 溶媒溶出による多孔質化工程(3)によ
    り得られる連通気孔の多孔質保持器(リテーナ)の気孔
    率が、体積比0.5〜20%である請求項1に記載の転
    がり軸受装置用の潤滑油を含浸させて使用する多孔質保
    持器(リテーナ)の製造方法。
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