JP3742885B2

JP3742885B2 - Rolling bearing device for high-speed rotating equipment

Info

Publication number: JP3742885B2
Application number: JP27854996A
Authority: JP
Inventors: 昌松井; 義典森田
Original assignee: J Morita Manufaturing Corp
Current assignee: J Morita Manufaturing Corp
Priority date: 1996-10-01
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: JPH10103358A

Description

【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用の転がり軸受装置に関する。
更に詳しくは、本発明は、例えば、歯科用高速回転切削機器（歯科用エアータービンハンドピース）のように安定した高速回転を確保し、かつ高い生体安全性を有し、更に高温高圧下での滅菌処理（オートクレーブ処理）にも耐える耐久性のある転がり軸受装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速回転機器、特に切削工具を高速に回転させるための高速切削器は、概略的には、切削工具を固定保持する回転軸、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。
【０００３】
この種の高速切削器として、例えば医療歯科用の高速切削器（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）の軸受け部は、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）空気軸受け機構を有するものとが知られている。
【０００４】
例えば、歯科用のエアータービンハンドピースの軸受け機構に注目すると、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ｒｐｍ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うことができる。
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。
【０００５】
ここで、従来技術及び本発明の理解を助けるために、本発明の潤滑油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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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）を介して回動自在に支承されている。
前記ヘッド（１）は、ヘッド本体部（１２）とキャップ部（１３）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）には、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。
【０００９】
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.5,562,446）、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成が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、極めて高速の回転、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。
【００１０】
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部用の潤滑油の品質、特性の管理は極めて重要である。
【００１１】
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、使用前に軸受け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も、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、retainer）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。
【００１２】
従来、前記した歯科用エアタービンハンドピースの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、ポリアミド樹脂系のものや繊維層を有するフェノール樹脂系のものなどで構成されているが、十分なものであるとはいえない。
【００１３】
一方、前記した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対して、各種の潤滑油が使用もしくは提案されている。
【００１４】
例えば、潤滑油をフロンやＬＰＧを用いてスプレー方式により供給することが広く行われており、前記した潤滑油としてパラフィン等の精製鉱油系のものが知られている。
前記した潤滑油は、典型的には石油系のものであり、石油を各種留分に分留精製し、これに必要な酸化防止剤などの添加剤を配合して調製されたものである。なお、前記した潤滑油の基油成分は、天然の鉱油系のもののほか、グリコール、エステル、低分子量のポリオレフィンなどの合成系のものも知られている。
【００１５】
このほか、動物油や植物油の食用油も精密機械、工作機械、船舶機関などの潤滑油として使用されることが知られている。しかしながら、前記食用油は、一般的には鉱油系潤滑油に１０〜２０重量％配合して使用されるものである。
なお、前記食用油は、耐酸化性に問題があるため、各種の酸化安定剤（酸化防止剤）を併用して使用されるのが常態である。
【００１６】
最近、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、これらの特性保持器（リテーナ）に利用したということができる。
【００１７】
また、特開平６−１６５７９０号は、直接的には、以下に概略説明する歯科用エアータービンハンドピースの軸受装置における玉軸受の冠型保持器（リテーナ）に関するものであるが、前記保持器に潤滑油を含浸する態様を開示している。
即ち、前記特開平６−１６５７９０号に開示の歯科用エアータービンハンドピースにおいて、玉軸受の保持器（リテーナ）は、
(i).内部に布製の繊維層を有する合成樹脂製筒体の一側に玉保持用ポケットが形成されるとともに、前記ポケットの開口側端面に面取り部が形成された冠型保持器であって、かつ、
(ii).前記保持器の繊維層に潤滑油が含浸されたこと、
を特徴とするものである。
前記特開平６−１６５７９０号に開示の玉軸受の冠型保持器（リテーナ）は、前記(i)の構成により回転バランスを良くし、保持器と外輪の接触による保持器の摩耗や回転トルクの増大を防止しようとするものである。
なお、前記特開平６−１６５７９０号において、潤滑油の具体的な構成については不明である。また、前記特開平６−１６５７９０号は、従来技術の説明において、ハウジング内に食用油を注油する態様を説明しているが、ここでいう食用油の具体的な構成も不明である。本発明者らは、前記特開平６−１６５７９６号に開示の潤滑油は、当業界の技術水準からみて従来から提案されてきている潤滑油の域を出るものではないと考える。
【００１８】
更に、特開平６−２１２１７９号は、歯科用エアータービンのベアリングに対する潤滑油の補給回数を少なくするために、潤滑油にセラミック粉末を混入させることを開示している。これは、潤滑油内にセラミック粉末を混入しておくと、潤滑油の持ちが良くなるという知見をベースにした提案である。
【００１９】
前記した従来から提案されている各種の潤滑油は、転がり軸受機構を有する医療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におけるそれらの適用を可能にするためには、種々の改善すべき課題を有すものである。
例えば、前記した流動パラフィンなどの鉱油系または合成油系の潤滑油、あるいはこれらに食用油を配合した潤滑油は、高速回転系での持続的な潤滑特性の発現という観点から、改善すべき点が残されているものである。
【００２０】
また、前記特公平５−４３８８４号及び実開平７−１０５５３号に提案されているパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）やパーフルオロポリアルキルエーテル（ＰＦＡＥ）などのフッ素化オイルは、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ため、高速切削器（エアータービンハンドピース）の潤滑油として好ましいものであるが、高速回転系での持続的な潤滑特性の発現という観点から、改善すべき点が残されているものである。
【００２１】
更に、前記特開平６−１６５７９０号は、繊維層を有するフェノール樹脂製の成形体で構成される軸受装置の保持器（リテーナ）に潤滑油を含浸させることを開示し、かつ前記潤滑油として食用油の使用を示唆しているが、詳しくは後述するが、一般の食用油は、大半が乾性油であり、油が乾燥すると樹脂状の固体となり、耐久性のある軸受用の潤滑油としては不適当なものである。
【００２２】
一般の食用油は、前記したように、大半が乾性油であり、酸化され易く、そのために合成の酸化防止剤を添加配合して使用するのが常態である。前記乾性油を主体とし、かつ酸化防止剤を配合した食用油系の潤滑油においては、前記酸化防止剤と軸受装置系から溶出する金属との反応生成物が生体為害性物質となる場合があることに留意しなければならない。
【００２３】
また、前記特開平６−２１２１７９号は、潤滑油にセラミック粉体を混入させ、潤滑油の持ち（ライフタイム）を良くし潤滑系への補給回数を低減化しようとするものであるが、高速回転系の医療歯科用切削器（エアータービンハンドピース）においては、軸受のレース（保持器）やボールが前記セラミック粉体により削られて生体に有害な金属を溶出したり、あるいは稀薄潤滑環境下において潤滑油が少なくなると軸受機構に致命的な損傷を与えることになる。
【００２４】
前記したように、高速回転機器、例えば医療歯科用の高速回転機器（エアータービンハンドピース）において使用される従来の転がり軸受装置用の潤滑油は、
(i).生体安全性（生体に対する為害性が少ないこと。）、
(ii).環境の保全性（安全性）、
(iii).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こと。）、
(iv).耐久性のある潤滑系、
などの面から評価すると課題を残すものである。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した従来技術の高速回転機器用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、本発明者ら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６−３６４０４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、高速回転機器用の転がり軸受装置において、特に軸受機構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）において、前記保持器を特定の多孔質樹脂成形体で構成するとともに、前記多孔質樹脂成形体に特定の潤滑油、詳しくは、吸油性樹脂粒子からなる吸油剤を含有した潤滑油を含浸させて構成したとき、従来にない優れた特性の潤滑系が実現できる、という知見をベースにして完成されたものである。
【００２６】
本発明は、転がり軸受機構を内蔵する歯科用エアータービンハンドピースなどの高速切削機器において、高速回転下において十分な耐久性を有し、オートクレーブ滅菌などの高温高圧にも耐える耐熱性を持ち、また高速回転の雰囲気下において、安定かつ持続的な潤滑特性を発現するなど、高性能の転がり軸受装置を提供するものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明を概説すれば、外輪、内輪、転動体、及び保持器（リテーナ）からなる転がり軸受要素を有する高速回転機器用の転がり軸受装置において、
(i).前記保持器（リテーナ）が、少なくとも一部に連通構造の気孔部（連通気孔部）を有する合成樹脂成形体で構成され、かつ、
(ii).前記保持器（リテーナ）の連通気孔部が、吸油性樹脂粒子からなる吸油剤を含有した植物性不乾性油で含浸処理されて構成されたものであって、
（ iii). 前記植物性不乾性油が、
（ iii) − 1．１分子当たり１個の不飽和結合を有する少なくとも一種の１価の不飽和脂肪酸、６０重量％以上と、
（ iii) − 2. １分子当たり少なくとも２個の不飽和結合を有する多価の不飽和脂肪酸、３０重量％以下、
とから成るものであること、
を特徴とする高速回転機器用の転がり軸受装置に関するものである。
【００２８】
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。
【００２９】
本発明の高速回転機器用の転がり軸受装置は、第一に、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）を、特定のマトリックス材からなる多孔質体により構成する点に特徴点がある。
また、本発明の高速回転機器用の転がり軸受装置は、第二に、前記した特定のマトリックス材からなる多孔質体に対して特定の潤滑油、より具体的には、吸油性樹脂粒子からなる吸油剤を含有した潤滑油を含浸して保持器（リテーナ）を構成する点に特徴点がある。
以下、前記した本発明の第一〜第二の特徴点の順に、本発明の技術的構成を説明する。
【００３０】
本発明の保持器（リテーナ）の第一実施態様は、次の通りである。
本発明の保持器（リテーナ）の第一実施態様は、多孔質のポリイミド樹脂成形体で構成される。
図３は、前記多孔質ポリイミド樹脂成形体からなる保持器（４４）の斜視図を示す。図中、（４４ａ）は保持器本体を示し、（４４ｂ）は孔部（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。
【００３１】
本発明の多孔質ポリイミド樹脂成形体で構成される保持器（リテーナ）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。
【００３２】
本発明において、前記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が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樹脂として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）。
【００３３】
【化１】

【００３４】
【化２】

【００３５】
【化３】

【００３６】
【化４】

【００３７】
【化５】

【００３８】
前記多孔質のＰＡＩ樹脂成形体からなる保持器は、特公平５−４３８８４号に示されるように、平均粒径が１５〜５０μｍに分級整粒したＰＡＩ樹脂粉末を加圧焼成して製造するすることができる。
前記焼結成形において、樹脂粉末の平均粒径や圧力などを所望に調整して、体積比５〜２０％の連通気孔を有するポーラスな構造の保持器を調製する。次いで、前記連通気孔に、詳しくは後述するが特定の潤滑油（基油：植物性不乾性油）を含浸し本発明の保持器を製造する。
【００３９】
前記、多孔質ポリアミドイミド（ＰＡＩ）成形体からなる保持器において、原料の樹脂粉末に１５μｍ未満の微小粒径の粉末が混入している場合、孔、即ち、空間部が前記微小粉末により閉塞されてしまうので、製品の気孔率のバラツキを招来させる。このため、前記した分級整粒が必要となる。
また、逆に５０μｍを超える大きな粒径の粉末が混入する場合、粒子間の空隙が大きくなり、高速回転時の含浸油の保持率（保油率）が低下するため、前記した大きな粒径の混入は好ましくない。
【００４０】
図４〜図５は、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（４４）の応用例である前記図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、（４４ｂ）は穴部（気孔部）を示している。
【００４１】
本発明の保持器（リテーナ）の第二実施態様は、次の通りである。
本発明の保持器（リテーナ）の第二実施態様は、多孔質のＰＩ樹脂成形体で構成される。
【００４２】
前記多孔質のＰＩ樹脂成形体からなる保持器は、前記ＰＡＩ樹脂の粉末の焼結成形と同様にして製造することができる。即ち、平均粒径が、１５〜５０μｍに分級整粒したＰＩ樹脂樹脂粉末を加圧焼結することにより、体積比５〜２０％の連通気孔の多孔質ＰＩ樹脂成形体を製造することができる。
【００４３】
前記多孔質ＰＩ樹脂製の保持器は、前記多孔質ＰＡＩ樹脂のものと比較して、潤滑油が切れた場合、溶融することがなく、軸受が使用不能とならないこと、またＰＩ樹脂は吸湿速度が遅く原料粉や成形品の管理が容易であること、などというメリットを有している。なお、前記した理由により後者のＰＡＩ樹脂は、溶融型樹脂として位置づけられるものである。
また、滅菌処理（オートクレーブ処理）においても、近年、特にＨＩＶの感染予防が求められ、従来の処理条件よりも更にきびしい条件下での処理（例えば、蒸気圧２．４kgf／cm²（235Pa）、温度１３５℃、時間５分）が求められているが、前記多孔質ＰＩ樹脂製の保持器は、２００℃程度まで耐えることができる。
【００４４】
本発明の保持器（リテーナ）の第三実施態様は、次の通りである。
本発明の保持器（リテーナ）の第三実施態様は、連通気孔層とみなされる繊維層を有するフェノール樹脂成形体で構成される。この種の繊維層を有するフェノール樹脂成形体は、前記繊維層を利用して潤滑油を含浸させることができるものである。
本発明において、前記繊維層入りのフェノール樹脂成形体（以下、多孔質Ｐ・Ｒということがある。）は、前記多孔質ＰＩ／ＰＡＩ樹脂成形体（以下、多孔質ＰＩ／ＰＡＩ・Ｒということがある。）の場合の連通気孔による潤滑油の含浸機能とは異なるものの、繊維層（布）を介しての潤滑油の含浸機能を有する。このため、本発明において、用語の正確さは欠けるが前記繊維層（布）入りのフェノール樹脂成形体を気孔部（連通気孔部）を有する樹脂成形体であると位置づけしている。
【００４５】
この種の繊維層を有するフェノール樹脂系の保持器は、特開平６−１６５７９０号に示される方式などにより製造すればよい。
例えば、前記布入りフェノール樹脂成形体は、
(i).布を多重合巻きにしてパイプ状とし、これを真空状態に維持して布の間にフェノール樹脂を充填、硬化させて多孔質の筒状体とする方法、
(ii).フェノール樹脂を含浸した布を多重巻きにし、これを加熱圧縮して多孔質の筒状体とする方法、
などにより製造することができる。
前記布入りフェノール樹脂成形体の気孔率は、前記ＰＩ樹脂と同様のものでよく、体積比５〜２０％の多孔質のものを使用すればよい。
【００４６】
次に、本発明の第二の特徴点である潤滑油成分、即ち前記した保持器（リテーナ）の本体部を構成する多孔質成形体に含浸される特定の潤滑油について説明する。
【００４７】
前記したように、本発明の潤滑油は、基油成分と吸油性樹脂粒子からなる吸油剤成分とから構成されるものである。
このため、まず、基油成分について説明し、次いで、吸油剤成分について説明する。
また、本発明の潤滑油は、基油成分として、パラフィン油やフッ素化油に加えて従来技術にはみられらない植物性の不乾性油を採用するものである。このため、本発明の理解を助けるために、まず植物性不乾性油から説明する。
【００４８】
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。
【００４９】
(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。
【００５０】
(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。
【００５１】
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転がりの軸受装置用潤滑油として好適なものである。
【００５２】
本発明は、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の軸受装置用潤滑油として、植物油のうちの不乾性油を採用するものである。
以下、前記植物油の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。
【００５３】
オリーブ油は、オリーブ（Olea Europaea）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。
【００５４】
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（ＣＨ₂ ）₇ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ₂ ）₇ＣＯＯＨ
2).リノール酸（多価）………………… ３．５〜２０．０％
ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₄ＣＨ＝ＣＨＣＨ₂ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ₂ ）₇ＣＯＯＨ
3).パルミトオレイン酸（一価）……… ０．３〜３．５％
ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₅ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ₂ ）₇ＣＯＯＨ
4).リノレン酸（多価）………………… ０．０〜１．５％
ＣＨ₃ＣＨ₂ＣＨ＝ＣＨＣＨ₂ＣＨ＝ＣＨＣＨ₂ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ₂ ）₇ＣＯＯＨ
5).ガドレイン酸（一価）……………… ０．０〜０．０５％
ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₉ＣＨ＝ＣＨ（ＣＨ₂ ）₇ＣＯＯＨ
【００５５】
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。
【００５６】
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（ＣＨ₂ ）₁₄ＣＯＯＨ ……７．５〜２０．０％
(2).ステアリン酸ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₁₆ＣＯＯＨ ……０．５〜３．５％
(3).ミリスチン酸ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₁₂ＣＯＯＨ ……０．０〜０．０５％
(4).アラキジン酸ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₁₈ＣＯＯＨ ……０．０〜０．０５％
(5).ベヘニン酸ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₂₀ＣＯＯＨ ……０．０〜０．０５％
(6).リグノセリン酸ＣＨ₃（ＣＨ₂ ）₂₂ＣＯＯＨ ……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。
【００５７】
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。
▲１▼．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）
▲２▼．燐脂質、葉緑素及び誘導体
(a).燐脂質
(b).葉緑素（抗酸化作用）
▲３▼．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。
【００５８】
次に、本発明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用の潤滑油を構成し得る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（Arachis Oil）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。
【００５９】
本発明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用の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本発明の転がり軸受装置に有用な植物性不乾性油であり、他のものは比較対照例の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。
【００６０】
【表１】

【００６１】
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。
【００６２】
本発明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用の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。
【００６３】
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、本発明の転がり軸受装置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)
【００６４】
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類したのが下記の表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を生成し、生成したグリセリンは遊離脂肪酸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。
【００６５】
【表２】

【００６６】
本発明の潤滑油の基油成分として、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ができる。
この種の鉱油系または合成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ができるものである。
【００６７】
次ぎに、本発明の潤滑油を構成する吸油性樹脂粒子からなる吸油剤成分について説明する。
【００６８】
本発明者らは、高速回転機器、例えば歯科用エアータービンハンドピースの高速回転下の潤滑系において、前記した基油成分の特性を損ねることなく軸受用潤滑油の保持力を向上させるうえで、アクリル酸エステル系の架橋化した重合体（以下、単に架橋重合体という。）などの吸油性のある合成樹脂体（吸油性架橋重合体）粒子は極めて有効である、という知見を得ている。
【００６９】
前記した高速回転機器の潤滑系、例えば回転数が２０〜４０万ｒｐｍ、更には、より高速回転の環境下にある歯科用エアータービンハンドピースの潤滑系において、吸油剤成分の添加効果は後述されるように顕著なものであり、このような高速回転下の潤滑系における効果は、本発明者らによってはじめて見い出されたものである。
【００７０】
以下、前記した本発明の実施に有用な植物性不乾性油などの基油成分の特性改善に好ましい吸油性の架橋重合体について説明する。
なお、前記した吸油性の架橋重合体それ自体は、特開平５−３３７３６７号あるいは特公平３−１４３９９６号などにより当業界において公知のものである。しかしながら、前記したように、前記吸油性の架橋重合体が高速回転系の転がり軸受装置において、優れた特性を付与することができることは、本発明者らによってはじめて見い出されたものである。
【００７１】
前記した吸油性架橋重合体は、潤滑油の主剤である植物性不乾性油などの基油成分の溶解度パラメーター（Solubility Parameter,SP 値）が６〜９であり、相溶性の観点から同程度のＳＰ値を有するものを使用することが好ましい。例えば、本発明の植物性不乾性油を主剤とした潤滑油において、ＳＰ値が９以下の吸油性架橋重合体を添加配合することが好ましい。
【００７２】
前記した吸油性架橋重合体は、一般的には、
(i).ＳＰ値＝９以下の重合体を調製することができる分子中に１個の重合性不飽和基を有する単量体(A) …………９０〜９９．９重量％、
(ii).分子中に少なくとも２個の重合性不飽和基を有する架橋性単量体(B)……………０．１〜１０重量％、
を共重合させることにより、調製することができる。
【００７３】
前記した単量体(A)は、
(1).少なくとも１個のＣ₂〜Ｃ₃₀の脂肪酸炭化水素基を有し、かつ、
(2).アルキル（メタ）アクリレート、アルキルアリール（メタ）アクリレート、アルキル（メタ）アクリルアミド、アルキルアリール（メタ）アクリルアミド、脂肪酸ビニルエステル、アルキルスチレン、及びα−オレフィンの残基、
からなる群より選ばれる少なくとも１種の重合性不飽和単量体で構成されるものである。
【００７４】
前記した架橋性単量体(B)は、
エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１．３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ´−メチレンビスアクリルアミド、Ｎ，Ｎ´−プロピレンビスアクリルアミド、グリセリントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジビニルベンゼン、
などが例示される。
【００７５】
前記した吸油性架橋重合体は、分子中に２個の重合性不飽和基を有する単量体、具体的には、ジエン系単量体を採用することによっても調製することができる。
この種のジエン系単量体を採用した吸油性架橋重合体として、ブタジエン、イソプレン、シクロベンタジエン、１．３−ベンタジエンの重合体及びその水素化物、あるいは、前記したジエン類とスチレン類やブチレンなどのα−オレフィン類などの他の重合性単量体との共重合体及びその水素化物などを例示することができる。
なお、重合性単量体としては前記したものを使用すればよい。
また、前記した吸油性架橋重合体は、エチレンと他のオレフィンとの架橋化した共重合物により構成されたものであってもよいものである。エチレンと共重合される他のオレフィンとしては、プロピレン、ブチレン、ペンテンなどがあり、また架橋性単量体としては前記したものを使用すればよい。
【００７６】
前記した吸油性架橋重合体は、平均粒径が０．５〜２０００μｍの粒状物であり、植物性不乾性油に対し所望の配合量で配合される。この種の吸油性架橋化重合体として、日本触媒社製のアクリル酸エステル系のオレオソープＰＷ−１９０、ＰＷ−１７０（商品名）を使用することができる。
【００７７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により更に詳しく説明する。
特に、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、本発明の多孔質の樹脂成形体で構成される保持器（リテーナ）と吸油剤を含有した潤滑油とからなる潤滑系と、従来公知の他の潤滑油を使用した潤滑系を比較し、本発明の潤滑系の優位性を検討した。
【００７８】
(i).保持器（リテーナ）の全体構造：
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型ミニアチュア型玉軸受で冠型リテーナを有するものである。
【００７９】
(ii).保持器（リテーナ）の種類：
▲１▼．バルクＰＩ／ＰＡＩ・Ｒ ……… これは、ポリイミド（ＰＩ）系または、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）系の無孔性（バルク状）のリテーナを意味する。
なお、前記バルク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ものである。
また、前記バルクＰＩ・Ｒ、帝人アコモ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ものである。
【００８０】
▲２▼．多孔質Ｐ・Ｒ ……… これはフェノール樹脂系のリテーナを意味する。なお、前記多孔質Ｐ・Ｒは、パイプ状に多重巻きされた織布に対して真空状態で織布の間にフェノール樹脂を含浸し、加熱成形し、その後リテーナ形状に加工したものである。
【００８１】
▲３▼．多孔質ＰＩ／ＰＡＩ・Ｒ ……… これは、ポリイミド（ＰＩ）系または、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）系の粉末の焼結体からなる多孔質リテーナを意味する。
なお、前記多孔質ＰＩ・Ｒは、宇部興産社製ＵＩＰ−Ｓを成形圧力４０００ｋｇｆ／ｃｍ²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％）。
また、前記多孔質ＰＡＩ・Ｒは、米国アモコ社製トーロン４０００ＴＦを平均粒径２０μｍに分級整粒し、予備成形圧２８００ｋｇｆ／ｃｍ² で圧縮成形し、次いで３００℃で焼結し、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％）。
【００８２】
歯科用エアータービンハンドピース（図１〜図２参照）の転がり軸受装置で試験した本発明の多孔質の樹脂成形体で構成される保持器（リテーナ）と植物性不乾性油などの基油成分と吸油性架橋重合体成分（吸油剤成分）とからなる潤滑油を使用した潤滑系と、従来公知の潤滑油を使用した潤滑系の試験結果を下記の表３に示す。
【００８３】
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％、約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２．４ kgf／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。
【００８４】
表３において、
(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。
(iii).アクリル酸エステル系吸油性重合体は、日本触媒社製ＰＷ−１７０を使用した。
【００８５】
【表３】

【００８６】
【発明の効果】
表３に示されるように、高速回転系の歯科用切削器（エアータービンハンドピース）などの高速切削器に適用される本発明の多孔質の樹脂成形体と植物性不乾性油の基油成分と吸油剤成分（吸油性架橋重合体）とからなる潤滑系は、生体安全性（生体為害性）、環境保全性（安全性）、耐熱性（耐オートクレーブ）、及び軸受耐久性の点で総合的に優れていることがわかる。
また、フッ素化オイル系より安価であるため、経済的にも優れたものである。
更に、植物油として不乾性油以外の半乾性油や乾性油、及びパラフィン油（流動パラフィン）は、空気中１３５℃、１７５時間放置するテストにおいて、激しい色調変化が見られる。別言すれば、これら各種の油は、耐酸化性に劣るものである。なお、前記テストにおいて、オリーブ油や落花生油などの不乾性油は色調変化を示さなかった。
【００８７】
更に、本発明の多孔質の樹脂成形体と植物性不乾性油の基油成分と吸油剤成分とからなる潤滑系は、微生物による分解が速く、排水の暫定水質基準（総理府令）から評価してみても従来の鉱油類より好ましいものである。なお、前記排水の暫定水質基準によれば、排水の許容限度は、従来の鉱油類は、５ｍｇ／リットルであるのに対し、植物油脂類は、３０ｍｇ／リットルである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の潤滑油含浸タイプの保持器（リテーナ）が適用され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】本発明の多孔質樹脂成形体で構成された第一実施態様の保持器（リテーナ）の斜視図である。
【図４】本発明の潤滑油含浸タイプの保持器（リテーナ）が適用され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、図２に対応する図である。
【図５】図４の潤滑油含浸タイプの保持器（リテーナ）（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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rolling bearing device for high-speed rotating equipment used in fields requiring high speed and high safety such as medical use, food production, and aerospace equipment.
More specifically, the present invention ensures stable high-speed rotation, such as, for example, a dental high-speed rotary cutting machine (dental air turbine handpiece), has high biosafety, and further under high temperature and high pressure. The present invention relates to a durable rolling bearing device that can withstand sterilization (autoclave treatment).
[0002]
[Prior art]
A high-speed rotating device, in particular, a high-speed cutter for rotating a cutting tool at a high speed generally includes a rotating shaft that fixes and holds the cutting tool, a rotation driving device that rotationally drives the rotating shaft, and the rotation And a bearing portion that rotatably supports the shaft.
[0003]
As this type of high-speed cutter, for example, a medical dental high-speed cutter (air turbine handpiece) can be shown.
The bearing portion of the medical dental high-speed cutter (air turbine handpiece) has a ball bearing mechanism using a ball (rolling element) and an air bearing mechanism (non-contact type). It is known to have
[0004]
For example, paying attention to a bearing mechanism of a dental air turbine handpiece, two types of air turbine handpieces are known: a ball bearing turbine type and an air bearing turbine type.
The former ball bearing turbine type is a high-speed rotating model of about 200 to 400,000 rpm, and the latter air bearing turbine type is an ultra-high-speed rotating type of about 300 to 500,000 rpm. It can be said.
The rotation speeds of the above-described ball bearing turbine type and air bearing turbine type models are general values. For example, the dental air turbine handpiece previously proposed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 6-36404). US Patent No. 5,562,446) is of the ball bearing turbine type, but has high performance capable of realizing ultra-high speed rotation.
[0005]
Here, in order to help understanding of the prior art and the present invention, the structure of one application device to which the lubricating oil of the present invention is applied, that is, a dental high-speed cutter (dental air turbine handpiece) will be described. .
[0006]
1-2 is a figure explaining the structure of a dental air turbine handpiece. 1 is a diagram (perspective view) for explaining the overall structure, and FIG. 2 is a diagram (cross-sectional view) for explaining the internal structure of the head part and the neck part.
[0007]
As shown in FIG. 1, a dental air turbine handpiece (A) includes a head part (H) having a cutting tool (B) (5) fixedly held on a rotor shaft (drive shaft) of an air turbine and a grip. It consists of part (G).
The neck portion (N) of the grip portion (G) is connected to the head (H), and means for supplying and discharging pressurized air to an air turbine disposed in the head portion (H). Inside.
[0008]
FIG. 2 shows the internal structure of the head portion (H) and the neck portion (N) of the dental air turbine handpiece (A).
As shown in the drawing, in the head portion (H), a turbine rotor shaft (3) having a turbine blade (2) at the peripheral portion is disposed inside the chamber (11) of the head (1), and the turbine The rotor shaft (3) is rotatably supported through the bearing portion (4) inside the head (1).
The head (1) is composed of a head main body (12) and a cap (13). A bearing portion (4) for rotatably supporting the turbine rotor shaft (3) is disposed inside the head main body portion (12). The cutting tool (5) is fixedly held in the axial center hole of the turbine rotor shaft (3), and a therapeutic action is performed. A chuck (51) for gripping the cutting tool (5) in the axial hole is disposed on the peripheral side portion of the cutting tool (5).
The bearing portion (4) is composed of a ball bearing type composed of an inner ring (41), an outer ring (42), a rolling element (43) and a cage (44). In addition, you may arrange | position the well-known wave washer for improving the O-ring for shaft-shaft center, shaft rigidity, etc. in the outer periphery and side part of a bearing part (4).
The neck portion (N) has an air supply passage (7) and an air supply port for supplying pressurized air to the turbine blade (2) in which the neck main body portion (6) is disposed in the chamber (11). (71) and exhaust passages (8) and (9) and exhaust ports (81) and (91) for discharging the pressurized air in the chamber (11).
[0009]
In the internal structure of the dental air turbine handpiece (A) shown in FIG. 2, the air supply / exhaust means for pressurized air has been previously proposed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 6-6). No. 36404, US Patent No. 5,562,446), which has a new configuration that is not found in the prior art.
For this reason, in FIG. 2, in addition to the reference numerals for explaining the respective elements (members), other reference numerals (symbols) are also shown. Although explanation of these reference symbols (symbols) is omitted, the configuration of a conventional dental air turbine handpiece can be easily understood from FIG.
Incidentally, the dental air turbine handpiece (A) having the air supply / exhaust means previously proposed by the present inventors shown in FIG. 2 belongs to the category of a handpiece incorporating a conventional rolling bearing device. However, as described above, it is possible to obtain an extremely high speed rotation and thus a large torque.
[0010]
In the ball bearing type dental air turbine handpiece described above, the bearing portion is constituted by a miniature type bearing portion. Since the turbine rotor shaft rotates at a high speed of about 200 to 400,000 rpm per minute, the temperature inside the bearing portion becomes high and the stress applied to the bearing portion becomes large. For this reason, it is extremely important to manage the quality and characteristics of the lubricating oil for bearings used under the above-mentioned severe conditions.
[0011]
In addition, since the above-described ball bearing type dental air turbine handpiece is used in the oral cavity, it is used by spraying or dripping lubricating oil onto the bearing before use, in other words, an environment of lean lubrication. Under high pressure and high temperature treatment (also called autoclave treatment) for sterilization and disinfection, the treatment conditions are, for example, a vapor pressure of 2.4 kgf / cm², Temperature 135 ° C., time 5 minutes. )
For this reason, the rolling bearing device used for the dental air turbine handpiece is required to satisfy the same conditions as described above. In particular, as a characteristic of a retainer that is an important component in a lubrication system, a characteristic that satisfies the same conditions as described above is required.
[0012]
Conventionally, cages (retainers) for rolling elements (balls), which are important components of the rolling bearing device for the dental air turbine handpiece described above, are polyamide resin-based ones or fiber layers from the viewpoint of the above-mentioned required characteristics. Although it is composed of a phenol resin-based material having, etc., it cannot be said to be sufficient.
[0013]
On the other hand, various lubricating oils are used or proposed for the rolling bearing device of the dental air turbine handpiece described above.
[0014]
For example, lubricating oil is widely supplied by a spray method using chlorofluorocarbon or LPG, and refined mineral oils such as paraffin are known as the lubricating oil.
The above-described lubricating oil is typically petroleum-based, and is prepared by fractionating and purifying petroleum into various fractions and blending additives such as antioxidants necessary for this. In addition to the natural mineral oils, the base oil components of the lubricating oil described above are known to be synthetic, such as glycols, esters, and low molecular weight polyolefins.
[0015]
In addition, edible oils such as animal oils and vegetable oils are known to be used as lubricating oils for precision machines, machine tools, ship engines, and the like. However, the edible oil is generally used by blending 10 to 20% by weight with a mineral oil.
In addition, since the said edible oil has a problem in oxidation resistance, it is normal to use it together with various oxidation stabilizers (antioxidant).
[0016]
Recently, in consideration of the above severe use conditions of dental air turbine handpieces, impregnated with fluorinated oil which is excellent in heat resistance and therefore can be sterilized (autoclaved) and excellent in lubricity. A dental air turbine handpiece having a retainer has been proposed in Japanese Patent Publication No. 5-43884 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 7-10553.
The cage is made of a porous body obtained by sintering a polyimide resin powder.
The proposed dental air turbine handpiece has the characteristics that the fluorinated oil is inactive, has excellent heat resistance, chemical resistance and solvent resistance, and does not produce a solid deterioration product even when exposed to high temperatures. It can be said that it was used for these characteristic retainers (retainers).
[0017]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-165790 directly relates to a ball bearing crown cage (retainer) in a bearing device for a dental air turbine handpiece, which will be schematically described below. An embodiment of impregnating a lubricating oil is disclosed.
That is, in the dental air turbine handpiece disclosed in JP-A-6-165790, the ball bearing retainer (retainer) is:
(i) A crown-type cage in which a ball holding pocket is formed on one side of a synthetic resin cylinder having a cloth fiber layer inside, and a chamfered portion is formed on an opening side end surface of the pocket. And once
(ii) The lubricating oil was impregnated in the fiber layer of the cage,
It is characterized by.
The crown type cage (retainer) of the ball bearing disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-165790 improves the rotational balance by the configuration of (i), and the wear of the cage due to the contact between the cage and the outer ring and the rotational torque are reduced. This is to prevent the increase.
In JP-A-6-165790, the specific configuration of the lubricating oil is unknown. Moreover, although the said Unexamined-Japanese-Patent No. 6-165790 has demonstrated the aspect which injects edible oil in a housing in description of a prior art, the specific structure of edible oil here is also unknown. The present inventors consider that the lubricating oil disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-16596 does not deviate from the range of conventionally proposed lubricating oils in view of the technical level of the industry.
[0018]
Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 6-212179 discloses that ceramic powder is mixed in the lubricating oil in order to reduce the number of times the lubricating oil is supplied to the bearing of the dental air turbine. This is a proposal based on the knowledge that if the ceramic powder is mixed in the lubricating oil, the holding of the lubricating oil is improved.
[0019]
The various types of lubricating oils that have been proposed in the past have various problems to be improved in order to enable their application in high-speed rotating equipment such as medical dental air turbine handpieces having a rolling bearing mechanism. I have.
For example, mineral oil-based or synthetic oil-based lubricating oils such as liquid paraffin described above, or lubricating oils blended with edible oils, should be improved from the standpoint of developing continuous lubricating characteristics in a high-speed rotating system. Is what is left behind.
[0020]
Further, fluorinated oils such as perfluoropolyether (PFPE) and perfluoropolyalkylether (PFAE) proposed in the above Japanese Patent Publication Nos. 5-43884 and 7-10553 have heat resistance and chemical resistance. Excellent solvent resistance and does not produce solid deterioration when exposed to high temperatures, so it is preferred as a lubricant for high-speed cutting machines (air turbine handpieces), but continuous lubrication in high-speed rotating systems The point which should be improved is left from a viewpoint of expression of a characteristic.
[0021]
Furthermore, the above-mentioned JP-A-6-165790 discloses impregnation of a lubricating oil into a cage (retainer) of a bearing device composed of a molded body made of phenol resin having a fiber layer, and edible as the lubricating oil. Although the use of oil is suggested, as will be described in detail later, general edible oil is mostly dry oil, and when it dries, it becomes a resinous solid, and as a durable bearing lubricant oil, It is inappropriate.
[0022]
As described above, most edible oils are dry oils and are easily oxidized. Therefore, it is normal to use a synthetic antioxidant added to the edible oil. In an edible oil-based lubricating oil mainly composed of the drying oil and blended with an antioxidant, a reaction product of the antioxidant and a metal eluted from the bearing device system may be a biologically harmful substance. It must be noted.
[0023]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-212179 is intended to mix ceramic powder into lubricating oil to improve the holding time (lifetime) of the lubricating oil and reduce the number of replenishments to the lubricating system. In rotating medical dental cutting machines (air turbine handpieces), bearing races (cages) and balls are scraped by the ceramic powder to elute metals that are harmful to the living body, or in a dilute lubrication environment. In this case, if the amount of lubricating oil decreases, the bearing mechanism may be fatally damaged.
[0024]
As described above, the lubricating oil for a conventional rolling bearing device used in a high-speed rotating device, for example, a medical dental high-speed rotating device (air turbine handpiece),
(i). Biological safety (less harmful to the living body),
   (ii) Environmental integrity (safety),
(iii). Heat resistance (can be sterilized by autoclaving),
   (iv) Durable lubrication system,
If it evaluates from such aspects, it will leave problems.
[0025]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been devised in view of the problems in the conventional rolling bearing device for high-speed rotating equipment.
The direct trigger of the present invention is the high performance, ultra high speed ball bearing turbine type dental air turbine handpiece previously proposed by the present inventors (Japanese Patent Application No. 6-36404, US Patent No. No. 5,562,446), there was no rolling bearing device with excellent characteristics.
The present invention relates to a rolling bearing device for a high-speed rotating device, particularly a rolling element (ball) retainer that is an important component of a bearing mechanism, and the retainer is composed of a specific porous resin molded body. In addition, when the porous resin molding is impregnated with a specific lubricating oil, specifically, a lubricating oil containing an oil absorbing agent composed of oil-absorbing resin particles, a lubricating system with unprecedented characteristics is realized. It was completed based on the knowledge that it was possible.
[0026]
The present invention has sufficient durability under high-speed rotation in high-speed cutting equipment such as a dental air turbine handpiece with a built-in rolling bearing mechanism, and has heat resistance that can withstand high temperatures and high pressures such as autoclave sterilization. The present invention provides a high-performance rolling bearing device that exhibits stable and continuous lubrication characteristics in an atmosphere of high-speed rotation.
[0027]
[Means for Solving the Problems]
An outline of the present invention is a rolling bearing device for a high-speed rotating device having a rolling bearing element including an outer ring, an inner ring, a rolling element, and a cage (retainer).
(i). The retainer (retainer) is formed of a synthetic resin molded body having a pore portion (communication vent portion) having a communication structure at least partially, and
(ii). The continuous vent hole portion of the retainer (retainer) contains an oil absorbent made of oil absorbent resin particles.Vegetable non-drying oilAnd impregnated with
( iii).  The vegetable non-drying oil,
( iii) − 1.At least one monovalent unsaturated fatty acid having one unsaturated bond per molecule, 60% by weight or more,
( iii) − 2.  A polyunsaturated fatty acid having at least two unsaturated bonds per molecule, not more than 30% by weight,
It consists of,
The present invention relates to a rolling bearing device for high-speed rotating equipment.
[0028]
The technical configuration and embodiments of the present invention will be described in detail below.
[0029]
In the rolling bearing device for high-speed rotating equipment according to the present invention, first, a rolling element (ball) cage (retainer), which is an important component of the bearing device, is composed of a porous material made of a specific matrix material. There is a feature point in the point to be
In addition, the rolling bearing device for a high-speed rotating device of the present invention secondly comprises a specific lubricating oil, more specifically, an oil-absorbing resin particle for the porous body made of the specific matrix material described above. There is a feature point in that a cage is formed by impregnating a lubricating oil containing an oil absorbing agent.
Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in the order of the first to second feature points of the present invention.
[0030]
The first embodiment of the retainer of the present invention is as follows.
The first embodiment of the retainer of the present invention is composed of a porous polyimide resin molded body.
FIG. 3 is a perspective view of a cage (44) made of the porous polyimide resin molded body. In the figure, (44a) shows a cage body, and (44b) shows a hole (a pore).
The cage (44) is applied to the ball bearing type dental air turbine handpiece described with reference to FIGS.
[0031]
In the cage composed of the porous polyimide resin molded body of the present invention, the polyimide resin (hereinafter abbreviated as PI resin) is obtained by polycondensation of an aromatic carboxylic acid and an aromatic amine. Resin having an imide bond in the main chain (may be thermoplastic or thermosetting) with heat resistance, chemical resistance, mechanical properties, and electrical characteristics It is excellent.
In the present invention, the term PI resin should be understood to include a polyamideimide resin having an imide bond and an amide bond in the main chain (hereinafter abbreviated as PAI resin).
[0032]
In the present invention, commercially available PI resins and PAI resins constituting the retainer can be used conveniently. For example, the following can be illustrated as the commercially available PI resin and PAI resin, including their chemical structural formulas.
(i) PI resin:
(1). P84-HT manufactured by Ranging AG, Austria (shown by the following chemical formula 1. In the chemical formula 1, R represents an alkylene group.)
(2). TI-3000 manufactured by Toray Industries, Inc. (shown by the following chemical formula 2)
(3). UIP-S manufactured by Ube Industries, Ltd. (shown by the following chemical formula 3)
(4) Vespel made by DuPont (shown in the following chemical formula 2)
(5). Aurum manufactured by Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd. (shown in chemical formula 4 below)
(6) Others include Meldin 8100,900 manufactured by Huron, USA.
(ii). PAI resin:
(1). Torlon 4000TF (produced by Amoco) (shown by chemical formula 5 below. In chemical formula 5, Ar represents a phenylene group).
[0033]
[Chemical 1]

[0034]
[Chemical formula 2]

[0035]
[Chemical Formula 3]

[0036]
[Formula 4]

[0037]
[Chemical formula 5]

[0038]
The cage made of the porous PAI resin molded body is produced by press-firing PAI resin powder classified and sized to have an average particle size of 15 to 50 μm as disclosed in Japanese Patent Publication No. 5-43884. be able to.
In the sintering molding, the average particle diameter and pressure of the resin powder are adjusted as desired to prepare a porous structure cage having continuous vents with a volume ratio of 5 to 20%. Subsequently, although mentioned later in detail, the said continuous ventilation hole is impregnated with specific lubricating oil (base oil: vegetable non-drying oil), and the holder | retainer of this invention is manufactured.
[0039]
In the cage made of the above-mentioned porous polyamideimide (PAI) molded body, when a powder having a fine particle size of less than 15 μm is mixed in the raw material resin powder, pores, that is, spaces are closed by the fine powder. As a result, variation in the porosity of the product is caused. For this reason, the above-described classification and sizing is necessary.
On the other hand, when a powder having a large particle size exceeding 50 μm is mixed, voids between the particles become large, and the retention rate (oil retention rate) of the impregnating oil during high-speed rotation decreases. Mixing is not preferred.
[0040]
4-5 is a figure explaining another aspect of the holder | retainer (44) which consists of a porous PAI resin molding.
FIG. 4 is a view for explaining a dental air turbine handpiece having a structure different from that shown in FIG. 2, which is an application example of the cage (44). In addition, since the structure of the dental air turbine handpiece of FIG. 4 is clear from the corresponding FIG. 2, description is abbreviate | omitted.
FIG. 5 is a view for explaining the shape structure of the cage (44), and corresponds to FIG. In FIG. 5, (44a) shows a cage body, and (44b) shows a hole (a pore).
[0041]
A second embodiment of the retainer of the present invention is as follows.
The 2nd embodiment of the holder | retainer (retainer) of this invention is comprised with a porous PI resin molding.
[0042]
The cage made of the porous PI resin molded body can be manufactured in the same manner as the sintering molding of the PAI resin powder. That is, by pressure-sintering the PI resin resin powder whose average particle size is classified to 15 to 50 μm, a porous PI resin molded body having continuous air holes with a volume ratio of 5 to 20% can be produced. .
[0043]
The cage made of porous PI resin is not melted when the lubricating oil runs out, and the bearing cannot be used in comparison with that of the porous PAI resin. However, it has the merit of being easy to manage raw material powders and molded products. For the reasons described above, the latter PAI resin is positioned as a molten resin.
Also in sterilization (autoclave treatment), in recent years, especially HIV infection prevention has been demanded, and treatment under conditions more severe than conventional treatment conditions (for example, vapor pressure 2.4 kgf / cm).²(235 Pa), temperature 135 ° C., time 5 minutes), but the porous PI resin cage can withstand up to about 200 ° C.
[0044]
A third embodiment of the retainer of the present invention is as follows.
A third embodiment of the cage of the present invention (retainer) is constituted by a phenol resin molded body having a fiber layer regarded as a continuous vent layer. A phenol resin molded article having this type of fiber layer can be impregnated with lubricating oil using the fiber layer.
In the present invention, the phenol resin molded body containing the fiber layer (hereinafter sometimes referred to as porous P · R) is referred to as the porous PI / PAI resin molded body (hereinafter referred to as porous PI / PAI · R). In this case, the function of impregnating the lubricating oil through the fiber layer (cloth) is different. For this reason, in the present invention, although the terminology is not accurate, the phenolic resin molded body containing the fiber layer (cloth) is positioned as a resin molded body having pores (continuous ventilation holes).
[0045]
What is necessary is just to manufacture the phenol resin-type cage | basket which has this kind of fiber layer by the system etc. which are shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 6-165790.
For example, the cloth-containing phenol resin molding is
(i). A method in which the cloth is made into a multi-polymerized winding to form a pipe, which is maintained in a vacuum state and filled with a phenolic resin between the cloths and cured to form a porous cylindrical body,
(ii) a method of making a cloth impregnated with a phenol resin into multiple wraps, and heating and compressing the cloth into a porous cylindrical body,
Etc. can be manufactured.
The porosity of the cloth-containing phenol resin molding may be the same as that of the PI resin, and a porous material having a volume ratio of 5 to 20% may be used.
[0046]
Next, the lubricating oil component which is the second characteristic point of the present invention, that is, the specific lubricating oil impregnated in the porous molded body constituting the main body portion of the retainer (retainer) will be described.
[0047]
As described above, the lubricating oil of the present invention is composed of a base oil component and an oil absorbent component composed of oil absorbent resin particles.
For this reason, first, the base oil component will be described, and then the oil absorbent component will be described.
In addition to the paraffin oil and the fluorinated oil, the lubricating oil of the present invention employs a vegetable non-drying oil not found in the prior art as a base oil component. For this reason, in order to help understanding of the present invention, the vegetable non-drying oil will be described first.
[0048]
Vegetable oils can be roughly classified into the following three types.
(i) .Nondrying oil
This is an oil that does not form a film (resin-like solid) even if it is made into a thin layer and dried (oxidized) in air.
This kind of non-drying oil has a small amount of unsaturated fatty acid having two or more double bonds in the molecule (hereinafter referred to as polyvalent), and glycerin (glycerin ester) of oleic acid (one double bond per molecule). ) Is the main component, and therefore the iodine value (a measure of the degree of unsaturation of the oil; Iodine value) is 100 or less.
Typical examples of this type of non-drying oil include olive oil, peanut oil, and oleicol oil.
[0049]
(ii). Semidrying oil
This is an oil having intermediate properties between the above-described non-drying oil and the drying oil described later. The iodine value is 100 to 130.
Typical examples of this type of semi-drying oil include rapeseed oil, sesame oil, and cottonseed oil.
[0050]
(iii). Drying oil
This is an oil that forms a film (resin-like solid) when made into a thin layer and dried (oxidized) in air. This type of drying oil consists of glycerides of highly unsaturated fatty acids (eg linoleic acid has two double bonds and linolenic acid has three double bonds), which absorbs oxygen in the air Then, the film is easily formed by oxidative polymerization. The drying oil has an iodine value of 130 or more.
Typical examples of this type of drying oil include linseed oil and tung oil.
[0051]
Of the various vegetable oils described above, non-drying oil is fat (glycerin ester of higher fatty acid) that does not form a film (resin-like solid) even when dried (oxidized) into a thin layer, and is heat resistant (autoclave). It can be sterilized and disinfected by treatment) and has excellent durability, and is therefore suitable as a lubricating oil for rolling bearing devices of high-speed rotating equipment such as dental air turbine handpieces.
[0052]
The present invention employs non-drying oil among vegetable oils as a lubricating oil for rolling bearing devices of high-speed rotating equipment such as dental air turbine handpieces.
Hereinafter, olive oil (Olive Oil) which is a representative example of the non-drying oil of the vegetable oil will be described in detail.
[0053]
Olive oil is an oil (glycerin ester) produced from the fruit of olive (Olea Europaea), and its components can be roughly classified into the following three types.
(i) Unsaturated resin acid,
(ii) a saturated resin acid,
(iii) Various trace components.
[0054]
The unsaturated resin acid of olive oil is generally composed of monovalent and divalent (polyvalent) acids.
Hereinafter, the kind and content of the unsaturated resin acid of olive oil are shown.
1). Oleic acid (monovalent) ... 56.0-83.0%
CH_Three(CH₂ )₇CH = CH (CH₂ )₇COOH
2) Linoleic acid (polyvalent) ……………… 3.5-20.0%
CH_Three(CH₂ )_FourCH = CHCH₂CH = CH (CH₂ )₇COOH
3). Palmitooleic acid (monovalent) ……… 0.3-3.5%
CH_Three(CH₂ )_FiveCH = CH (CH₂ )₇COOH
4) .Linolenic acid (polyvalent) ……………… 0.0-1.5%
CH_ThreeCH₂CH = CHCH₂CH = CHCH₂CH = CH (CH₂ )₇COOH
5) .Gadoleic acid (monovalent) ……………… 0.0-0.05%
CH_Three(CH₂ )₉CH = CH (CH₂ )₇COOH
[0055]
As described above, olive oil contains a large amount of oleic acid, which is a monovalent unsaturated fatty acid. Olive oil also contains a small amount of polyunsaturated fatty acids such as linoleic acid.
As described above, polyunsaturated fatty acids are easily oxidized, but since olive oil contains tocopherols (vitamin E) as a minor component as described later, the tocopherols (vitamin E) The antioxidant action of polyunsaturated fatty acids such as linoleic acid is prevented from oxidative deterioration, and the olive oil as a whole is excellent in oxidation resistance.
[0056]
Next, the saturated fatty acid component of olive oil will be described.
The types and contents of saturated fatty acids in olive oil are shown below.
(1) Palmitic acid CH_Three(CH₂ )₁₄COOH: 7.5-20.0%
(2). Stearic acid CH_Three(CH₂ )₁₆COOH ...... 0.5-3.5%
(3) .Myristic acid CH_Three(CH₂ )₁₂COOH ...... 0.0-0.05%
(4) .Arachidic acid CH_Three(CH₂ )₁₈COOH ...... 0.0-0.05%
(5). Behenic acid CH_Three(CH₂ )₂₀COOH ...... 0.0-0.05%
(6) Lignoceric acid CH_Three(CH₂ )_{twenty two}COOH ...... 0.0-0.05%
As can be seen from the foregoing, olive oil can be said to have a low content of saturated fatty acids that cause hypercholesterolemia.
[0057]
Next, various trace components of olive oil will be described.
Hereinafter, the types of various trace components of olive oil and the characteristics and functions of the components will be described.
(1). Unsaponifiable matter
(a) sterols,
(b) .Hydrocarbons
・ Squalene
Aromatic hydrocarbons (which give inherent sensory characteristics, ie scent and flavor)
(c). Tocopherols (antioxidation function)
・ Α-Tocopherol (vitamin E) (blackening and polymerization prevention)
・ Β, γ, δ-tocopherol (prevention of rancidity caused by the presence of heavy metals)
(d) .Triterpenes and alcohols
・ Cycloartenol
・ Eltro Diol
(e). Fat-soluble vitamins
・ Vitamin A, D (antioxidant action)
(2). Phospholipids, chlorophyll and derivatives
(a) Phospholipid
(b) .Chlorophyll (antioxidant action)
(3). Phenolic compounds
(a). Phenolic compounds (antioxidant action)
(b). Polyphenol (antioxidant action)
As can be seen from the above, olive oil has a high content of various trace components that act against the oxidation of fats and oils compared to other non-drying and drying oils, and is heat resistant (sterile disinfection by autoclaving). ) And a lubricating oil with excellent durability.
[0058]
Next, other vegetable non-drying oils that can constitute lubricating oil for rolling bearing devices of high-speed rotating equipment such as the dental air turbine handpiece of the present invention will be described.
(i). Plant non-drying oils other than the above-mentioned olive oil include arachis oil.
Peanut oil is contained in 40-50% of seeds of peanuts (Arachis Hypogaea), and is squeezed from the seeds.
(ii) Oleysol oil is a vegetable non-drying oil other than the olive oil described above.
Oleysol oil is produced from a sunflower mutant that is rich in linoleic acid (polyvalent) that is not non-drying oil. Today, with the efforts of agricultural chemists, we have succeeded in growing a sunflower, a mutant that is rich in oleic acid (monounsaturated fatty acid), and an oil named Oleisol was produced from this mutant. Yes. Oleysol oil is a non-drying oil similar to the olive oil described above.
[0059]
Table 1 below shows differences between vegetable non-drying oil, vegetable semi-drying oil and other edible oils that can constitute lubricating oil for rolling bearing devices of high-speed rotating equipment such as dental air turbine handpieces of the present invention. Shown in In Table 1, olive oil, peanut oil, and oleisol oil are vegetable non-drying oils useful for the rolling bearing device of the present invention, and others indicate comparative plant semi-drying oils and drying oils. .
The annotations in Table 1 are as follows.
(1) Mainly containing oleic acid and containing palmitooleic acid.
(2) Linoleic acid.
(3) Linolenic acid.
(4). Consists of palmitic acid, stearic acid, lauric acid and myristic acid.
In Table 1, (*) marks are vegetable oils of comparative examples.
[0060]
[Table 1]

[0061]
From Table 1, the following points are clear.
(i). Vegetable non-drying oils are rich in monovalent unsaturated fatty acids that are difficult to oxidize.
(ii). Vegetable non-drying oil is a divalent to trivalent unsaturated fatty acid that is easily oxidized, that is, polyvalent.
There are few unsaturated fatty acids.
(iii) Plant non-drying oils are made of tocopherols (vitamin E
Etc.) to polyunsaturated fatty acids.
[0062]
In plant non-drying oils (olive oil, peanut oil, oleicol oil, etc.) that can constitute lubricating oil for rolling bearing devices of high-speed rotating equipment such as dental air turbine handpieces of the present invention, free fatty acids (saturated, The smaller the total content of (saturated), the better the lubricating properties.
This point was found in the process of improving the lubrication characteristics of the plant non-drying oil of the present inventors, and is supported by demonstration data as described later.
[0063]
The free fatty acid (hereinafter sometimes referred to as free fatty acid) in the above-described vegetable non-drying oil will be described below.
In general, fats and oils (fats such as beef tallow, pork tallow and butter, and fat oils such as rapeseed oil, tung oil and linseed oil) are composed of glycerin esters of higher fatty acids.
That is, in the vegetable non-drying oil useful for the rolling bearing device of the present invention, various fatty acids (saturated and unsaturated) exist as esters represented by the following formula (1).
3 molecules of fatty acid + 1 molecule of glycerin → 1 molecule of triglyceride (ester)
………… (1)
[0064]
However, glycerin (Grycerol, CH₂OH-CHOH-CH₂Various fatty acids not bound to (OH) (free fatty acids) are also included. When the degree of the total content of free fatty acids described above is expressed in terms of free acidity, the lower the value, the lower the acidity and the viscosity also shifts to the higher viscosity side. Therefore, vegetable non-drying oil with low free acidity is a rolling bearing. It is excellent in durability as a lubricant for equipment.
Table 2 below classifies the quality of olive oil based on the above-mentioned free acidity. The higher the olive oil than Table 2, the lower the free acidity, and the better lubricating properties as described later (see Table 3).
As a method of reducing the free acidity of vegetable non-drying oils such as olive oil,
For example, the following method may be adopted. That is, when 5-10% sodium hydroxide is added to olive oil and heated, it is saponified to produce glycerin and a fatty acid sodium salt, and the produced glycerin is ester-bonded to free fatty acid. Then, if oil and fat are separated and removed by centrifugation or the like, olive oil having a low free acidity can be obtained.
In Table 2, various grade names of olive oil are trade names of olive oil manufactured by Golden Eagle Olive Products, Inc. of the United States.
[0065]
[Table 2]

[0066]
As the base oil component of the lubricating oil of the present invention, various conventionally known mineral oil-based (natural) or synthetic base oil components can be used in addition to the above-described vegetable non-drying oil.
Examples of such mineral oil-based or synthetic base oil components include mineral oil (paraffin oil), olefin oligomers, phosphate esters, organic acid esters, silicone oils, polyalkylene glycols, and the like.
Although these base oil components are inferior to the above-mentioned plant non-drying oils in terms of biosafety (biological hazards) and environmental conservation (safety), they can be used sufficiently in equipment applications. It can be done.
[0067]
Next, the oil absorbent component composed of the oil absorbent resin particles constituting the lubricating oil of the present invention will be described.
[0068]
In the lubrication system under high-speed rotation of a high-speed rotating device, for example, a dental air turbine handpiece, the present inventors improve the holding power of the bearing lubricating oil without impairing the characteristics of the base oil component described above. It has been found that synthetic resin bodies (oil-absorbing crosslinked polymer) particles having an oil-absorbing property such as an acrylic ester-based crosslinked polymer (hereinafter simply referred to as a crosslinked polymer) are extremely effective.
[0069]
In the lubrication system of the high-speed rotating device described above, for example, the lubrication system of the dental air turbine handpiece having a rotational speed of 200 to 400,000 rpm and a higher-speed rotation environment, the effect of adding the oil absorbing agent component will be described later. The effect of the lubrication system under such high-speed rotation was found for the first time by the present inventors.
[0070]
Hereinafter, an oil-absorbing crosslinked polymer preferable for improving the characteristics of base oil components such as vegetable non-drying oils useful in the practice of the present invention will be described.
The oil-absorbing crosslinked polymer itself is known in the art from JP-A-5-337367 or JP-B-3-143996. However, as described above, it has been found for the first time by the present inventors that the oil-absorbing crosslinked polymer can impart excellent characteristics in a rolling bearing device of a high-speed rotation system.
[0071]
The above-mentioned oil-absorbing crosslinked polymer has a solubility parameter (Solubility Parameter, SP value) of a base oil component such as a vegetable non-drying oil, which is a main component of a lubricating oil, of 6 to 9, which is comparable from the viewpoint of compatibility. It is preferable to use one having an SP value. For example, in the lubricating oil mainly composed of the vegetable non-drying oil of the present invention, it is preferable to add and blend an oil-absorbing crosslinked polymer having an SP value of 9 or less.
[0072]
The oil-absorbing crosslinked polymer described above is generally
(i) Monomer having one polymerizable unsaturated group in a molecule capable of preparing a polymer having an SP value of 9 or less (A) ...... 90 to 99.9% by weight,
(ii). a crosslinkable monomer (B) having at least two polymerizable unsaturated groups in the molecule, 0.1 to 10% by weight,
Can be prepared by copolymerization.
[0073]
The monomer (A) described above is
(1). At least one C₂~ C₃₀Having a fatty acid hydrocarbon group of
(2). Residues of alkyl (meth) acrylate, alkylaryl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylamide, alkylaryl (meth) acrylamide, fatty acid vinyl ester, alkylstyrene, and α-olefin,
And at least one polymerizable unsaturated monomer selected from the group consisting of:
[0074]
The crosslinkable monomer (B) described above is
Ethylene glycol di (meth) acrylate, diethylene glycol di (meth) acrylate, polyethylene glycol di (meth) acrylate, propylene glycol di (meth) acrylate, polypropylene glycol di (meth) acrylate, 1.3-butylene glycol di (meth) acrylate , Neopentyl glycol di (meth) acrylate, N, N′-methylenebisacrylamide, N, N′-propylenebisacrylamide, glycerin tri (meth) acrylate, trimethylolpropane tri (meth) acrylate, divinylbenzene,
Etc. are exemplified.
[0075]
The aforementioned oil-absorbing crosslinked polymer can also be prepared by employing a monomer having two polymerizable unsaturated groups in the molecule, specifically, a diene monomer.
Examples of oil-absorbing cross-linked polymers employing this type of diene monomer include butadiene, isoprene, cyclopentadiene, 1.3-bentadiene polymers and hydrides thereof, or the aforementioned dienes and styrenes and butylenes. Examples thereof include copolymers with other polymerizable monomers such as α-olefins and hydrides thereof.
In addition, what was mentioned above should just be used as a polymerizable monomer.
Further, the oil-absorbing crosslinked polymer described above may be constituted by a crosslinked copolymer of ethylene and another olefin. Other olefins copolymerized with ethylene include propylene, butylene, pentene and the like, and those described above may be used as the crosslinkable monomer.
[0076]
The aforementioned oil-absorbing crosslinked polymer is a granular material having an average particle size of 0.5 to 2000 μm, and is blended in a desired blending amount with respect to the vegetable non-drying oil. As this type of oil-absorbing cross-linked polymer, acrylic ester oleosoap PW-190 and PW-170 (trade names) manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. can be used.
[0077]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
In particular, in a rolling bearing device for a dental air turbine handpiece, a lubrication system comprising a cage (retainer) composed of the porous resin molded body of the present invention and a lubricating oil containing an oil absorbent, Lubricating systems using other lubricating oils were compared, and the superiority of the lubricating system of the present invention was examined.
[0078]
(i). Overall structure of retainer:
The configuration of the rolling bearing device of the dental air turbine handpiece (see FIGS. 1 to 2) subjected to the test in the example of the present invention is as follows.
(i). Outer ring outer diameter ……………… 6.350mm
(ii) Inner ring inner diameter ……… 3.175mm
(iii) .Width …………………… 2.380mm
An open-type miniature ball bearing having a size of 1 mm and a crown-type retainer.
[0079]
(ii). Type of retainer:
(1). Bulk PI / PAI · R This means a non-porous (bulk) retainer of polyimide (PI) type or polyamideimide (PAI) type.
The bulk PI · R is obtained by processing Vespel SP-1 manufactured by DuPont into a retainer shape.
Further, the bulk PI · R, Torlon 4203 manufactured by Teijin Acomo Engineering Plastics Co., Ltd. is processed into a retainer shape.
[0080]
(2). Porous P · R This means a phenol resin retainer. The porous P · R is obtained by impregnating a woven fabric wound in a pipe shape with a phenol resin between the woven fabric in a vacuum state, heat-molding, and then processing into a retainer shape.
[0081]
(3). Porous PI / PAI · R This means a porous retainer made of a sintered powder of polyimide (PI) or polyamideimide (PAI).
The porous PI · R is made of Ube Industries UIP-S with a molding pressure of 4000 kgf / cm.², Sintered at 400 ° C. in a nitrogen atmosphere, and processed into a retainer shape (porosity: volume ratio of about 13%).
In addition, the porous PAI · R is obtained by classifying Torlon 4000TF manufactured by Amoco Corporation in the United States into an average particle size of 20 μm, and a preforming pressure of 2800 kgf / cm.² And then sintered at 300 ° C. and processed into a retainer shape (porosity: volume ratio of about 14%).
[0082]
Cage (retainer) composed of the porous resin molded body of the present invention tested with a rolling bearing device of a dental air turbine handpiece (see FIGS. 1 and 2) and a base oil component such as vegetable non-drying oil Table 3 below shows the test results of a lubricating system using a lubricating oil composed of an oil-absorbing crosslinked polymer component (oil absorbing agent component) and a lubricating system using a conventionally known lubricating oil.
[0083]
The annotations in Table 3 are as follows.
(1) <Heat resistance test (autoclave resistance; times)>
When using an autoclave device “Alfie” manufactured by Morita Manufacturing Co., Ltd., the autoclave resistance becomes unstable when the rotation of the dental air turbine handpiece becomes unstable and the rotation efficiency decreases by 10% (10%, approximately 40,000 rpm). Shown in number of times.
In addition, the processing conditions in the autoclave apparatus “Alfie” are as follows: the vapor pressure is 2.4 kgf / cm.²(235 Pa), temperature 135 ° C., time 5 minutes.
(2) <Bearing durability (continuous operation; hrs)>
Lubricating oil is first applied to the lubrication system of the dental air handpiece, and after that, continuous operation is performed without lubrication and at about 400,000 rpm, and the bearing durability becomes unstable and the rotation speed becomes 10% ( (10%, about 40,000 rpm) It shows the time to decrease.
[0084]
In Table 3,
(i) For the paraffin oil (liquid paraffin), a spray agent manufactured by an existing dental treatment related manufacturer was used.
(ii) FOMBLIN manufactured by Ausimontu SPA, Italy was used as the fluorinated oil.
(iii). PW-170 manufactured by Nippon Shokubai Co., Ltd. was used as the acrylate ester oil-absorbing polymer.
[0085]
[Table 3]

[0086]
【The invention's effect】
As shown in Table 3, the porous resin molded product of the present invention applied to a high-speed cutting device such as a high-speed rotating dental cutting device (air turbine handpiece) and the base oil component of vegetable non-drying oil And oil-absorbing agent component (oil-absorbing cross-linked polymer), the lubrication system is comprehensive in terms of biosafety (harmful for the living body), environmental conservation (safety), heat resistance (autoclave resistance), and bearing durability It turns out that it is excellent.
Moreover, it is economically superior because it is cheaper than fluorinated oils.
In addition, semi-drying oils other than non-drying oils and drying oils, and paraffin oil (liquid paraffin) as vegetable oils show a drastic change in color tone in a test that is left in air at 135 ° C. for 175 hours. In other words, these various oils are inferior in oxidation resistance. In the test, non-drying oils such as olive oil and peanut oil showed no color change.
[0087]
Furthermore, the lubricating system comprising the porous resin molded article of the present invention, the base oil component of the vegetable non-drying oil, and the oil absorbent component is rapidly decomposed by microorganisms, and is evaluated based on the provisional water quality standard (Prime Ministerial Ordinance) of wastewater. It is more preferable than conventional mineral oils. According to the provisional water quality standard for waste water, the allowable limit of waste water is 5 mg / liter for conventional mineral oils, whereas that for vegetable oils is 30 mg / liter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a dental air turbine handpiece to which a lubricating oil impregnated type retainer of the present invention is applied.
2 is a cross-sectional view of a head portion (H) and a neck portion (N) of the dental air turbine handpiece of FIG. 1, and is a view for explaining the structure of the head portion (H) and the neck portion (N). is there.
FIG. 3 is a perspective view of a cage (retainer) of the first embodiment constituted by the porous resin molded body of the present invention.
4 is a cross-sectional view of another dental air turbine handpiece to which the lubricating oil impregnated type retainer (retainer) of the present invention is applied, corresponding to FIG.
5 is a cross-sectional view of the lubricating oil impregnated type retainer (retainer) (44) of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
A ............ Dental Air Turbine Handpiece
H ………… Head
G: Grip part
N ............ Neck part of grip part (G)
B ............ Cutting tool
1 ………… Head
11 ………… Chamber
12 ………… Head body
13 ............ Cap part
2 ………… Turbine blade
3 ………… Turbine rotor shaft
4 ………… Bearing
41 ………… Inner ring
42 ………… Outer ring
43 ………… Rolling element (ball)
44 ………… Retainer
44a ............ Main body of cage
44b ............ Hole (pore)
5 ………… Cutting tool
6 ............ Neck (N) body
7 ………… Air supply path
71 ………… Air supply port
8, 9 ............ Exhaust passage
81, 91 ............ Exhaust port

Claims

In a rolling bearing device for a high-speed rotating device having a rolling bearing element comprising an outer ring, an inner ring, a rolling element, and a cage (retainer),
(i). The retainer (retainer) is formed of a synthetic resin molded body having a pore portion (communication vent portion) having a communication structure at least partially, and
(ii). The continuous vent hole portion of the retainer (retainer) is impregnated with a vegetable non-drying oil containing an oil absorbent made of oil absorbent resin particles,
( Iii) The vegetable non-drying oil is
(Iii) - 1. At least one monovalent unsaturated fatty acid having one unsaturated bond per molecule, 60% by weight or more ,
(Iii) - 2. polyvalent unsaturated fatty acids having at least two unsaturated bonds per molecule, 30 wt% or less,
That it consists of
A rolling bearing device for high-speed rotating equipment.

Synthetic resin moldings having continuous vents are
(1). A polyimide resin molded body having a continuous vent hole with a porosity of 5 to 20% by volume, or
(2). A phenolic resin molded article having a fiber layer having a porosity of 5 to 20% by volume as the continuous air hole part,
The rolling bearing device for a high-speed rotating device according to claim 1, wherein the rolling bearing device is selected from.

The rolling bearing device for a high-speed rotating device according to claim 2, wherein the polyimide resin molded body having the continuous air hole is prepared by sintering a resin powder body.

Vegetable non-drying oils, the content of tocopherols rolling bearing device for a high-speed rotating equipment of claim 1 wherein composed of 10 wt% or less.

Vegetable non-drying oils, olive oil, peanut oil, and the rolling bearing device for a high-speed rotating equipment of claim 1 wherein at least one of those selected from the group consisting of Oreisoru oil.

Vegetable non-drying oils, saturated unbound glycerin and unsaturated fatty acid content (free fatty acids) is for high-speed rotation apparatus according to a fifth claims consists of those 5 wt% or less Rolling bearing device.

Oil absorber
(A). A monomer having one polymerizable unsaturated group in a molecule whose main component is a monomer having a solubility parameter (SP value) of 9 or less .... 90-90.9% by weight,
(B). Crosslinkable monomer having at least two polymerizable unsaturated groups in the molecule .... 0.1 to 10% by weight,
The rolling bearing device for a high-speed rotating device according to claim 1, which is composed of a crosslinked polymer obtained by polymerizing a monomer mixture comprising

The monomer (A) has at least one C3-C30 aliphatic hydrocarbon group, and alkyl (meth) acrylate, alkylaryl (meth) acrylate, alkyl (meth) acrylamide, alkylaryl (meth) The rolling for high-speed rotating equipment according to claim 7 , which has at least one polymerizable unsaturated group selected from the group consisting of acrylamide, fatty acid vinyl ester, alkylstyrene, and α-olefin residues. Bearing device.

The rolling bearing device for a high-speed rotating device according to claim 1, wherein the oil absorbing agent is composed of a diene-based crosslinked polymer obtained by polymerizing a diene monomer.

A high-speed rotating device has a rolling bearing element composed of an outer ring, an inner ring, a rolling element, and a heat-resistant resin cage (retainer) for rotatably supporting a rotating shaft to which an air turbine blade is fixed. The rolling bearing device for a high-speed rotating device according to claim 1.

The rolling bearing device for a high-speed rotating device according to claim 10 , wherein the high-speed rotating device is a ball bearing type medical dental air turbine handpiece.