JP2009002437A - 歯科ハンドピース用転がり軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転で使用可能で安価な歯科ハンドピース用転がり軸受を提供する。
【解決手段】深溝玉軸受１００は、工具が取り付けられる回転軸をハウジングに回転自在に支持する歯科ハンドピース用転がり軸受であり、内輪１０１と、外輪１０２と、内輪１０１及び外輪１０２の間に転動自在に配された複数の転動体１０３と、内輪１０１及び外輪１０２の間に転動体１０３を保持する保持器１０４と、を備えている。この内輪１０１，外輪１０２，及び転動体１０３は、ステンレス鋼で構成されている。また、保持器１０４は、カップリング剤で処理されたチタン酸カリウムウィスカーを１０質量％以上４５質量％以下含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物で構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、歯科ハンドピースに組み込まれ、工具が取り付けられる回転軸をハウジングに回転自在に支持する転がり軸受に関する。

従来からストレートハンドピース，アングルハンドピース等の歯科ハンドピースが知られており、例えば特許文献１にはアングルハンドピースが開示されている。このアングルハンドピースは、歯科治療時に歯科医師が把持するハンドピース本体２と、その先端に設けられたヘッド部４と、を備えており、ヘッド部４には、各種の回転切削工具６を着脱自在に装着できるようになっている（図２の（ａ) を参照）。

図２の（ｂ) に示すように、ヘッド部４には、回転切削工具６を所定方向に所定回転速度で回転させる回転機構が内蔵されている。具体的に説明すると、回転切削工具６は、回転機構の回転軸８に着脱自在に装着されるようになっており、回転軸８は、軸方向両端部近傍に設けられた一対の転がり軸受１０，１０を介して回転自在に支持されている。一対の転がり軸受１０，１０の間にはロータ１２が介在されており、ロータ１２を制御しつつ回転軸８を回転させることにより、回転切削工具６を所定方向に所定回転速度で回転させることができるようになっている。

また、回転軸８の外周には、回転切削工具６に向けて水を噴射する複数の水噴射孔１４と、回転切削工具６に向けて空気を噴射する複数の空気噴射孔１６と、が配置されている。各水噴射孔１４は、回転軸８の周りに設けられた周溝１８を介して水導入路２０に接続され、各空気噴射孔１６は、回転軸８の周りに設けられた周溝２２を介して空気導入路２４に接続されている。各水噴射孔１４及び各空気噴射孔１６は互いに対を成し、回転軸８と同心円状に周方向に沿って所定間隔をあけて配置されており、各水噴射孔１４から噴射された水と各空気噴射孔１６から噴射された空気とが、回転切削工具６の向う途中で交差するように設計されている。なお、各空気噴射孔１６は、各水噴射孔１４の内側に配置されている。

このような構成の歯科ハンドピースを用いて歯科治療中に、各水噴射孔１４から噴射された水は、各空気噴射孔１６から噴射された空気の圧力により外方に押し出され、その噴射範囲が拡散される。これにより、水を回転切削工具６の全体（切削作用面Ｓの全体) に効率よく噴射させることができる。
また、この歯科ハンドピースに用いられた転がり軸受１０は、例えば図２の（ｃ) に示すように、互いに相対回転可能に対向した内輪２６及び外輪２８と、内外輪２６，２８間に転動自在に配された複数の転動体３０と、各転動体３０を転動自在に保持する保持器３２と、を備えている。内輪２６は回転軸８の外周に外嵌されており、外輪２８はヘッド部４のハウジング３４に内嵌されている。なお、外輪２８の一端側（転がり軸受１０の一端側) には、フランジ（外向フランジ) ３６が突設されている。

外輪２８の胴部外径面２８ａには、例えば真鍮製の環状リング３８が外向フランジ３６に当接（隣接) して外嵌されているとともに、例えばゴム製のＯリング（オーリング) ４０が環状リング３８に当接（隣接) して外嵌されている。この場合、転がり軸受１０をヘッド部４に組み込む際に、ハウジング３４とＯリング４０とを当接（圧接) させることにより転がり軸受１０の予圧が付加される。このとき、転がり軸受１０は、外輪２８の胴部外径面２８ａがハウジング３４の内径に案内されて所定箇所に位置決めされる。

なお、転がり軸受１０の他端側には、ゴムシール，金属シールド等の密封装置４２が設けられていて、軸受内部からの潤滑剤の漏洩防止と、外部からの異物（例えば水，歯の削りかす，塵埃) の侵入防止とが図られている。この場合、転がり軸受１０の一端側は、ロータ１２により遮蔽された状態となるため、特に密封装置は必要とされない。
このような歯科ハンドピースは、１００℃以上の高温蒸気を用いて随時滅菌処理されることから、転がり軸受１０を構成する各軸受部品には耐食性が求められる。そのため、内輪２６及び外輪２８はステンレス鋼で構成されることが一般的であった。

また、歯科ハンドピースの回転切削工具６は、３０万ｒｐｍから４０万ｒｐｍという超高速で回転することから、転がり軸受１０の転動体３０はステンレス鋼で構成されることが一般的であり、耐焼付き性に優れるセラミック（例えば窒化ケイ素）で構成されることがより好ましいとされていた。
さらに、保持器３２は、耐熱性に優れる合成樹脂（例えば、ポリアミドイミド樹脂，ポリイミド樹脂）で構成されることが一般的であった。実用化されているものとしては、グラファイト，ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の固体潤滑剤を含有するポリアミドイミド樹脂の粉末焼結体や、連通気孔を有するポリイミド樹脂の粉末焼結体に潤滑性を向上させるために潤滑油を含浸させたもので構成された保持器が知られている（特許文献２，３を参照）。
この転がり軸受１０の潤滑は、スプレー等で定期的に噴霧される微量の潤滑油で行われ、潤滑油としては、植物油等のような安全性の高いものが用いられる。
特開２００１−３２１３９１号公報 特開平８−１７３４５３号公報 特許第３０１６７３５号公報

しかしながら、特許文献２，３に記載の保持器は、ポリアミドイミド樹脂やポリイミド樹脂の粉末焼結体で構成されているため機械的強度が十分ではなく、高速回転で使用される歯科ハンドピース用転がり軸受に組み込むには、十分な性能を有しているとは言えなかった。また、生産性に劣るため、高コストであった。
そこで、本発明は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、高速回転で使用可能で安価な歯科ハンドピース用転がり軸受を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の歯科ハンドピース用転がり軸受は、内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備えるとともに、工具が取り付けられる回転軸をハウジングに回転自在に支持する歯科ハンドピース用転がり軸受において、前記内輪及び前記外輪をステンレス鋼で構成し、前記転動体をステンレス鋼又はセラミックで構成するとともに、前記保持器を、カップリング剤で処理されたチタン酸カリウムウィスカーを１０質量％以上４５質量％以下含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物で構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る請求項２の歯科ハンドピース用転がり軸受は、請求項１に記載の歯科ハンドピース用転がり軸受において、前記保持器の表層部には、潤滑油を含有する超臨界流体を前記保持器に接触させた後に、前記保持器に浸透した潤滑油及び超臨界流体のうち超臨界流体のみを前記保持器から除去することにより、潤滑油が含浸されているとともに、この潤滑油は、植物不乾性油、及び、炭素数が８個以上１２個以下である脂肪酸のトリグリセライドの少なくとも一方であることを特徴とする。

本発明の歯科ハンドピース用転がり軸受は、高速回転で使用可能で且つ安価である。

本発明に係る歯科ハンドピース用転がり軸受の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る歯科ハンドピース用転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。
この深溝玉軸受１００は、内輪１０１と、外輪１０２と、内輪１０１及び外輪１０２の間に転動自在に配された複数の転動体（玉）１０３と、内輪１０１及び外輪１０２の間に転動体１０３を保持する保持器１０４と、を備えている。そして、外輪１０２の外周面の軸方向一端側には、径方向外方に突出するフランジ１０２ａが設けられている。また、この深溝玉軸受１００は密封装置１０５（図１にはシールドが描かれているが、シール等の他種の密封装置でもよい）を備えているが、軸方向片側のみに取り付けられている。すなわち、フランジ１０２ａが設けられている側とは反対側に密封装置１０５が取り付けられている。深溝玉軸受１００が歯科ハンドピースに組み込まれた際には、フランジ１０２ａが設けられている側の側面が他の部材に接するように取り付けられるため、密封装置は特に必要とされない。

内輪１０１及び外輪１０２は、歯科ハンドピースに必要とされる耐食性を考慮して、ステンレス鋼で構成されている。ステンレス鋼の種類としては、優れた耐食性とともに軸受に必要な硬さ（ＨＲＣ５８以上）を有する高クロム系ステンレス鋼が好ましく、例えばマルテンサイト系ステンレス鋼のＳＵＳ４４０Ｃがあげられる。また、０．５質量％以下の炭素、１２質量％以上１６以下質量％のクロム、０．１質量％以上０．５以下質量％のマンガン、０．１質量％以上１以下質量％のケイ素、及び０．０８質量％以上０．２以下質量％の窒素を含有し、組織内に点在する共晶炭化物の大きさが２μｍ以下で且つその量が面積率で５％以下である、耐食性に優れたステンレス鋼も好適である。

また、転動体１０３も、内輪１０１及び外輪１０２と同様のステンレス鋼で構成されているが、窒化ケイ素等のセラミックで構成すれば、超高速回転時の耐焼付き性が向上するため、より好ましい。
さらに、密封装置１０５としては、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼製の金属シールドを用いてもよいし、ステンレス鋼製の金属板を芯金としたゴムシールを用いてもよい。ただし、深溝玉軸受１００が超高速回転で使用されることを考慮すると、ゴムシールは摺動による発熱のない非接触タイプのものが好ましい。

さらに、保持器１０４は樹脂組成物で構成されている。この樹脂組成物は、ポリフェニレンサルファイドとチタン酸カリウムウィスカーとを含有しており、チタン酸カリウムウィスカーの含有量は樹脂組成物全体の１０質量％以上４５質量％以下である。また、チタン酸カリウムウィスカーは、その表面がカップリング剤で処理されたものである。このような樹脂組成物製の保持器１０４は、射出成形等のような溶融成形法で製造することができるので、生産性に優れるとともに安価に製造することができる。また、樹脂の粉末焼結体と比べて機械的強度が高いため、高速回転で使用可能である。

チタン酸カリウムウィスカー（六チタン酸カリウム又は八チタン酸カリウム）は、繊維径が０．３μｍ以上０．６μｍ以下で、繊維長が１０μｍ以上２０μｍ以下の微細なウィスカーであり、外径９ｍｍ以下のミニアチュア軸受に用いられる超小型の保持器の補強に適している。また、チタン酸カリウムウィスカーはモース硬度が４であり、内輪１０１，外輪１０２等を構成するステンレス鋼に比べて高度が低いため、保持器１０４の表面が摩耗してチタン酸カリウムウィスカーが表面に露出したとしても、内輪１０１，外輪１０２等を傷付けることがない。よって、傷による異音の発生もないため、軸受の長寿命化が可能である。

さらに、チタン酸カリウムウィスカーは、その表面がカップリング剤によって処理されているので、樹脂中への分散性及び樹脂との接着性が改善され、樹脂組成物はより高強度化されている。なお、カップリング剤とは、有機材料と反応し結合する官能基と、無機材料と反応し結合する官能基との両方を分子内に有する化合物であり、通常では結合しにくい有機材料と無機材料との間に介在して両者を結合させる作用を有している。ポリフェニレンサルファイドとの反応性を考慮すると、有機材料と反応し結合する官能基としてエポキシ基又はアミノ基を有するカップリング剤が好ましい。

このような深溝玉軸受１００は、高速回転で使用可能であるとともに安価に製造することができるので、例えばストレートハンドピースや図２に示すようなアングルハンドピースにおいて、工具（図２においては回転切削工具６）が取り付けられる回転軸（図２においては回転軸８）をハウジング（図２においてはハウジング３４）に回転自在に支持する転がり軸受（図２においては転がり軸受１０）として好適である。

チタン酸カリウムウィスカーの含有量は、樹脂組成物全体の１０質量％以上４５質量％以下である必要がある。１０質量％未満であると、補強効果が不十分となり保持器１０４の機械的強度が低くなる。一方、４５質量％超過であると、樹脂組成物の溶融粘度が高くなり、保持器１０４を高精度で成形することが困難となる場合がある。このような不都合がより生じにくくするためには、チタン酸カリウムウィスカーの含有量は、樹脂組成物全体の２０質量％以上４０質量％以下とすることがより好ましい。

ポリフェニレンサルファイドは、イオン性の不純物が非常に少なく、耐熱性と耐薬品性に優れているため、大変好ましい。また、ポリフェニレンサルファイドは吸水性が低いので、吸水による寸法変化が小さく寸法安定性にも優れている。このため、歯科ハンドピースの滅菌のために１００℃以上の高温蒸気に曝されても、保持器１０４に熱変形や吸水寸法変化が生じることがほとんどない。

ポリフェニレンサルファイドは直鎖状のものと分岐鎖状のものとがあるが、より靱性に優れる直鎖状のものが好ましい。また、ポリフェニレンサルファイドの分子量は特に限定されるものではないが、チタン酸カリウムウィスカーを含有した状態で射出成形が可能な溶融粘度を維持できる程度が好ましい。具体的には、数平均分子量で１３０００以上３００００以下が好ましい。数平均分子量が１３０００未満であると、機械的強度が不十分となるおそれがある。一方、数平均分子量が３００００超過であると、チタン酸カリウムウィスカーを１０質量％以上４５質量％含有させた場合に溶融粘度が高くなりすぎて、保持器１０４を高精度で成形することが困難となるおそれがある。衝撃強度，機械的強度，成形性を考慮すると、ポリフェニレンサルファイドの分子量は数平均分子量で１８０００以上２６０００以下がより好ましい。

なお、このポリフェニレンサルファイド樹脂組成物には、他の充填材や添加剤を添加しても差し支えない。例えば、補強材として少量のガラス繊維や炭素繊維を添加してもよい。また、摺動性を向上させるために、ＰＴＦＥ等の固体潤滑剤を３質量％以上１０質量％以下の範囲で添加してもよい。固体潤滑剤は、平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下のものが好適である。

さらに、ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物の衝撃強度等の靱性を向上させるために、分子構造中にグリシジルメタクリレートを３モル％以上２０モル％以下含有するエチレン系共重合体からなるタフ化剤を、５質量％以上２０質量％以下の範囲で添加してもよい。タフ化剤の含有量が５質量％未満であると、靱性の向上効果が十分に得られないおそれがある。一方、２０質量％超過であると、靱性は向上するが引張強度等の機械的強度や耐熱性，耐薬品性が低下するおそれがある。

このタフ化剤は、一定量のグリシジルメタクリレートを分子構造中に含むエチレン系共重合体であり、エチレンとグリシジルメタクリレートとの二元共重合体の他、エチレンとグリシジルメタクリレートと酢酸ビニルとの三元共重合体、エチレンとグリシジルメタクリレートとアクリル酸メチルとの三元共重合体、エチレンとグリシジルメタクリレートとの二元共重合体に他のポリマーをグラフト化したもの等があげられる。

グリシジルメタクリレートを分子構造中に含むエチレン系共重合体において、グリシジルメタクリレートの割合は３質量％以上２０質量％以下とすることが好ましい。グリシジルメタクリレートの割合が３質量％未満であると、ポリフェニレンサルファイドに対する反応性が低すぎてポリフェニレンサルファイドとの接合度合いがあまり向上しないため、タフ化剤の添加による柔軟性や延性の向上が小さくなるおそれがある。一方、２０質量％超過であると、逆に反応性が高すぎてポリフェニレンサルファイドとの混合時にタフ化剤同士の反応又はタフ化剤とポリフェニレンサルファイドとの反応が起こりやすく、その結果溶融粘度の急激な上昇が起こるおそれがある。そのため、分散状態が均一な樹脂組成物を製造することが困難となるおそれがある。このような不都合がより生じにくくするためには、グリシジルメタクリレートの割合は、５質量％以上１３質量％以下とすることがより好ましい。

また、グラフト化に用いるポリマーとしては、ポリスチレン，ポリメチルメタクリレートや、アクリロニトリルとスチレンとの共重合体等があげられる。そして、グラフト化された共重合体全体のうちのグラフト化に用いたポリマーの割合は、２０質量％以上４０質量％以下とすることが好ましい。
このような保持器１０４の表層部に潤滑油を含浸させて固定化すれば、摺動性が向上するとともに油に対する濡れ性が向上するので、潤滑のために深溝玉軸受１００に供給される潤滑剤が保持器１０４の表面に付着しやすくなり、深溝玉軸受１００の潤滑状態が良好に維持される。

潤滑油の含浸・固定化（以降は、含油処理と記すこともある）は、潤滑油を含有する超臨界流体を保持器に接触させた後に、保持器に浸透した潤滑油及び超臨界流体のうち超臨界流体のみを保持器から除去することにより行うことが好ましい。以下に、超臨界流体として超臨界二酸化炭素を用いて保持器１０４の表層部に潤滑油を含浸・固定化する方法を詳細に説明する。

上記の含油処理は、浸漬処理工程と蒸発除去工程とからなる。浸漬処理工程は、潤滑油を含有する超臨界二酸化炭素の中に保持器を浸漬する工程であり、該工程により、相溶状態の潤滑油及び二酸化炭素が保持器の表面から内側に浸透する。
なお、超臨界二酸化炭素とは、臨界温度以上の温度を有し且つ臨界圧力以上の圧力を有する領域にある二酸化炭素である。ちなみに、二酸化炭素の臨界温度は３１℃で、臨界圧力は７２．８気圧（７．３８ＭＰａ）である。

浸漬処理工程における浸漬温度は、二酸化炭素の臨界温度以上であり、より好ましくは二酸化炭素の臨界温度以上且つ保持器を構成するポリフェニレンサルファイドのガラス転移温度未満である。プラスチック材料はガラス転移温度を超えると、分子主鎖のミクロブラウン運動が可能になるまで自由体積が増加し、超臨界状態の二酸化炭素はプラスチック内部まで、より浸透しやすくなる。そうすると、プラスチック中にあらかじめ添加されている熱安定剤等の各種添加剤が逆に抽出されてしまうことも考えられ、その結果、物性が低下するおそれがあるので好ましくない。

ただし、ポリフェニレンサルファイドには、ポリアミド等の他の樹脂に一般的に添加されている熱安定化剤は添加されていないので、ポリフェニレンサルファイドのガラス転移温度以上としたとしても耐熱性が低下するおそれはない。よって、潤滑油が劣化しない程度の温度であれば、ポリフェニレンサルファイドのガラス転移温度以上としてもよい場合もある。

また、浸漬処理工程における圧力は二酸化炭素の臨界圧力以上であり、より高い圧力である方が、二酸化炭素のポリフェニレンサルファイドへの浸透度が向上し、含油処理の効率が向上するため好ましい。ただし、保持器の含油処理に使用する処理装置を高圧に耐え得るようにする必要が生じるため、該処理装置が大掛かりで高額なものになってしまう。したがって、処理装置の操作性や設備費等を考慮すると、圧力は１００気圧以上３００気圧以下（１０．１３ＭＰａ以上３０．４ＭＰａ以下）の範囲が適当である。

さらに、浸漬処理工程における浸漬時間は特に限定されるものではなく、保持器の厚さや大きさ等を考慮して適宜設定される。保持器がミニアチュア軸受に使用される超小型の保持器である場合には、３０分から２時間程度で十分である。
さらに、超臨界二酸化炭素中の潤滑油の濃度は、二酸化炭素の超臨界状態において概ね飽和溶解度となるように調整される。
なお、浸漬処理を行うにあたって、処理装置内は二酸化炭素で置換しておくことが好ましい。酸素等が残存している状態で浸漬処理を行うと、処理中にポリフェニレンサルファイドが酸化劣化するおそれがある。

次に、蒸発除去工程について説明する。処理装置内の温度を、保持器を構成するポリフェニレンサルファイドのガラス転移温度未満とした後、二酸化炭素を徐々に排出することにより処理装置内の圧力をゆっくり下げて、大気圧に戻す。これにより、保持器の中に浸透した潤滑油及び二酸化炭素のうち二酸化炭素のみが蒸発して除去され、潤滑油は保持器中に残される。超臨界状態でなくなると、潤滑油は二酸化炭素から分離して処理装置の下部に蓄積する。

その後、処理装置内から保持器を取り出す。このとき、必要に応じて、保持器の表面に付着した潤滑油を洗浄によって除去してもよい。また、保持器内に残存した微量の二酸化炭素を、真空乾燥等によって完全に除去してもよい。
なお、蒸発除去工程における処理装置内の温度は、保持器を構成するポリフェニレンサルファイドのガラス転移温度未満とすることが好ましい。ガラス転移温度以上であると、保持器の中から二酸化炭素が除去される際に、発泡が生じる可能性が高くなる。

以上にような２つの工程によって、保持器の内部（特に表層部）に潤滑油の分子が浸透し、ポリフェニレンサルファイド分子間の自由体積に固定化される。このような超臨界二酸化炭素を使用した含油処理は、高温，高圧等の条件下でプラスチック成形品を潤滑油に浸漬する処理、いわゆる単純な含油処理とは異なり、プラスチック成形品の表面近傍に限らず比較的内部にまで潤滑油が浸透する。

このことにより、保持器の表層部に潤滑油が高濃度で存在することとなるので、保持器に優れた摺動性と油に対する濡れ性とが付与される。また、元々有していた自由体積に潤滑油が固定されていることから、潤滑油が外部に滲出することはほとんどないので、上記の優れた性質が半永久的に持続すると同時に、機械的強度の低下を引き起こすおそれがほとんどない。
潤滑油の種類は特に限定されるものではないが、超臨界流体に対して溶解性を示す有機系の潤滑油が好適であり、さらに歯科ハンドピース用であることを考慮すると、生分解性を有し人体に対して安全性の高いものが好ましい。例えば、国際衛生科学財団（ＮＦＳ）の３Ｈに認証されるものが好適である。

具体的には、不飽和脂肪酸の含有量の目安となるヨウ素価が１００以下である植物不乾性油が好ましい。植物不乾性油の例としては、オリーブ油，扁桃油，落花生油，椿油，菜種油，椰子油，ひまし油があげられる。また、植物不乾性油の主成分である炭素数が８個以上１２個以下である脂肪酸のトリグリセライド（３つの脂肪酸とグリセリンとをエステル化して得られたトリグリセライド）も好適である。また、この脂肪酸トリグリセライドに食品添加物規格に合格する添加剤を加えて、酸化安定性を向上させたものでもよい。超臨界流体による熱劣化を考慮すると、前記脂肪酸トリグリセライド及びそれに添加剤を加えたものがより好ましい。

この添加剤としては、人体に対する安全性を考慮して、その物質自体が安全物質として米国食品医薬品局（ＦＤＡ）に合格している酸化防止剤が好適である。具体例としては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール、２（３）−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソール、ジラウリルチオジプロピオネートがあげられる。また、天然系酸化防止剤であるトコフェロール（ビタミンＥ）等を用いてもよい。

なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態の深溝玉軸受においては、外輪はフランジを有していたが、フランジを有していなくてもよい。また、保持器の種類は特に限定されるものではなく、冠形保持器，波形保持器，かご形保持器，つの形保持器，ピン形保持器，合せ保持器等の一般的な保持器が適用可能である。

さらに、本実施形態においては、歯科ハンドピース用転がり軸受として深溝玉軸受を例示して説明したが、本発明の歯科ハンドピース用転がり軸受は、他の種類の様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、アンギュラ玉軸受，自動調心玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラスト玉軸受，スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。

さらに、本実施形態においては、含油処理に用いる超臨界流体として超臨界二酸化炭素を例にあげて説明したが、本発明には、他の種類の様々な超臨界流体を用いることができる。例えば、二酸化窒素，アンモニア，エタン，プロパン，エチレン，メタノール，エタノール等があげられる。ただし、二酸化炭素は比較的穏和な条件で超臨界流体となり、しかも毒性がなく不燃性であるため最も好ましい。

〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。以下に示すような樹脂組成物（実施例１〜３及び比較例１）を、冠形保持器（内径４ｍｍ，外径５．１ｍｍ，軸方向の幅１．６ｍｍ，ポケットの数７個）の形状に成形した。そして、この保持器を用いて、機械的強度を評価する試験を行った。

まず、使用した樹脂組成物について説明する。実施例１の樹脂組成物は、直鎖状ポリフェニレンサルファイドとチタン酸カリウムウィスカーとを表１に示す割合で混合したものである。実施例２，３の樹脂組成物は、直鎖状ポリフェニレンサルファイドとチタン酸カリウムウィスカーとＰＴＦＥとを表１に示す割合で混合したものである。比較例１の樹脂組成物は、ポリアミドイミドとＰＴＦＥとグラファイトとを表１に示す割合で混合したものである。

これらの樹脂組成物において使用した直鎖状ポリフェニレンサルファイドは、ポリプラスチックス株式会社製のフォートロン０２２０Ａ９であり、ポリアミドイミドは、ソルベイアドバンストポリマーズ社製のトーロン４２７５である。また、チタン酸カリウムウィスカーは、カップリング剤で処理された八チタン酸カリウムウィスカーであり、大塚化学株式会社製のティスモＤ１０２である。さらに、ＰＴＦＥは、平均粒径９μｍのポリテトラフルオロエチレン微粉末であり、旭硝子株式会社製のＦｌｕｏｎ ＰＴＦＥ Ｌ−１５０Ｊである。

実施例１〜３の樹脂組成物については、射出成形により成形して保持器を得た。また、比較例１の樹脂組成物については、粉末を焼結成形することによりリング状部材を作製し、これを切削加工で冠形保持器の形状に成形して、さらに加熱処理を施して保持器を得た。この比較例１の保持器は、従来から転がり軸受に一般的に使用されている樹脂製保持器である。

なお、実施例３については、前述の含油処理が施してある。すなわち、あらかじめ装置下部に潤滑油を貯留させた状態の超臨界炭酸ガス装置（耐圧硝子工業株式会社製）に保持器を入れ、密封した状態で装置内部を二酸化炭素で置換した後、リーク弁で圧力を制御しながら装置内の温度を１５０℃まで上昇させた。この時、装置内の圧力は１５ＭＰａとした。この温度，圧力に１時間保持した後に室温まで放冷し、リーク弁で二酸化炭素を徐々に放出して装置内の圧力を大気圧まで戻して、装置から保持器を取り出した。

使用した潤滑油は、植物不乾性油を主成分とする食品機械用潤滑油であり、ヤナセ製油株式会社製のバイオアドニールである。この潤滑油は、ＮＳＦの３Ｈ認証品である。また、保持器の重量は、含油処理により１．０質量％増加した。さらに、含油処理により、この潤滑油の接触角が２０〜３０％低下し、この潤滑油に対する濡れ性が向上した。
次に、これらの保持器の機械的強度（円環強度）を測定した。結果を表１に示す。なお、表１に記載の円環強度は、比較例１の円環強度を１とした場合の相対値で示してある。表１から分かるように、実施例１〜３は比較例１よりも高強度であり、高速回転でも使用可能である。

本発明に係る歯科ハンドピース用転がり軸受の一実施形態である深溝玉軸受の構造を示す部分縦断面図である。 従来の歯科ハンドピース及び該歯科ハンドピースに組み込まれた転がり軸受の構造を説明する図である。

符号の説明

１００ 深溝玉軸受
１０１ 内輪
１０２ 外輪
１０３ 転動体
１０４ 保持器

Claims (2)

1. 内輪と、外輪と、前記内輪及び前記外輪の間に転動自在に配された複数の転動体と、前記内輪及び前記外輪の間に前記転動体を保持する保持器と、を備えるとともに、工具が取り付けられる回転軸をハウジングに回転自在に支持する歯科ハンドピース用転がり軸受において、
   前記内輪及び前記外輪をステンレス鋼で構成し、前記転動体をステンレス鋼又はセラミックで構成するとともに、前記保持器を、カップリング剤で処理されたチタン酸カリウムウィスカーを１０質量％以上４５質量％以下含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物で構成したことを特徴とする歯科ハンドピース用転がり軸受。
2. 前記保持器の表層部には、潤滑油を含有する超臨界流体を前記保持器に接触させた後に、前記保持器に浸透した潤滑油及び超臨界流体のうち超臨界流体のみを前記保持器から除去することにより、潤滑油が含浸されているとともに、この潤滑油は、植物不乾性油、及び、炭素数が８個以上１２個以下である脂肪酸のトリグリセライドの少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の歯科ハンドピース用転がり軸受。

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