JPH0335357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高速回転用の滑り箇所、軸受、ハン
ドピースおよびアングルピース、、タービン軸受
等の潤滑方法に関する。

潤滑剤は互に接して運動する金属部品の摩擦を
できるだけ小さくさせねばならない。面圧が大き
くかつ両部品が非常に高速で相対移動する場合、
特別な潤滑方法が必要である。摩耗のない完全潤
滑の場合、流体動力学的な潤滑くさびが生じて相
対して滑る２つの部品を分離する。

特にたとえば20000rpm以上（たとえばアング
ルピースの場合）から極端な場合350000rpm以上
（たとえば歯科用ハンドピース（タービン）の場
合）の超高速回転の医療機器においては、滑り箇
所、、軸受および玉軸受の長期間にわたる潤滑の
問題は未解決である。かかる潤滑についての問題
とはたとえば次に掲げるものである。

流体動力学的な潤滑（液体摩擦） 大きな遠心力の場合にも潤滑箇所における潤滑
剤の保証 潤滑剤の高い温度安定性 負荷のもとでも潤滑剤の小さくて一定した粘性 通常の潤滑技術ではタービンにおける寿命試験
によれば寿命期間はごく短かく、玉軸受は腐蝕摩
耗で損傷してしまう。驚くべきことに高い熱安定
性をもつフツ素油あるいはその配合物の寿命の改
善にはほとんど投立たない。

500000rpmまでの回転数をもつ超高速の空気圧
式駆動式タービンのような歯科医療機械の駆動機
器、100rpm〜200000rpmの回転数範囲用の電気
式および空気圧式で駆動されるハンドピースおよ
びアングルピース、および50000rpmまでの回転
数の空気モータは、摩耗の少ない故障のない作動
のために軸受箇所および伝動装置の有効な整備が
必要である。現在実施されている整備は、スプレ
イ装置から加圧状態にある潤滑剤を毎日数回吹付
けることによつて行なわれている。特にハンドピ
ースおよびアングルピースの場合浸漬式潤滑が一
般的に行なわれている。

ポリマーの添加が摩擦箇所における摩耗のかな
りの減少を生ずることが知られている（H.
Wochnowski，B.Mｕ¨ssig共著“Schmiertechnik
und Tribologie“第27号、1980年、第47頁乃至第
50頁参照）。この効果は市販の成層剤
（Epilamisieringsmittel）を使用する場合にも生
じる。しかし潤滑油へのすべてのポリマー添加物
の場合、せん断力によるポリマーの機械的な破砕
（分解）の問題が従来から知られている。また圧
油の場合ポリマー添加物のせん断力による定常粘
性低下を測定するための規格DIN51382さえ規定
されている。更にWochnowskiおよびＭｕ¨ssigに
よれば、ポリマー含有油がしばしば無添加油より
も大きな摩耗を生ずること、およびみかけ上の粘
性低下（DIN51382参照）が流体動力学的潤滑の
範囲から混合摩擦の領域に導くことが観察されて
いる。

ポリマー添加物の作用は精密工業における潤滑
の場合、ほとんどべての潤滑が混合摩擦領域にお
いて行なれることによつて説明される。この範囲
においては粘性、従つて粘性低下も問題にはなら
ない。表面たとえば球軸受の表面への付着のよう
な化学的特性だけが重要となる。しかし高い回転
数の場合摩擦領域にはいはなる場合にも到達して
はならない。なぜならばさもなければ摩擦損失に
よつて極めて過度の加熱が生ずるからである。

本発明は冒頭に述べた方法を実現することを目
的としている。この目的は、潤滑箇所にそれ自体
は公知のポリマー特にフツ素ポリマーがたとえば
0.1〜10％溶液への浸漬によつて設けられ、続い
て高い油性を示す有極性油が塗布されることによ
つて達成される。

本発明に基づく方法の場合、振動およびせん断
力の伝達は公知の潤滑剤によつ完全に吸収され、
フツ素ポリマーには伝えられない。上述の方法に
基づいて処置され玉軸受はタービンに使用した場
合、すなわち350000rpmの回転数において整備な
しで40時間に及ぶ運転時間に達した。これに対し
従来の整備技術では最大６時間までの運転時間し
か得られなかつた。

本発明の一実施態様によれば、、40℃で10〜150
mm²／ｓの粘性を有し、好ましくは天然の脂肪油の
グループに属する（たとえばばGlycidester）か、
あるいは長鎖式の単あるいは重カルボン酸エステ
ル（たとえばAdipat，Sebacat）などの油が使用
される。これらは比較的粘が小さいため内部摩擦
損失はわずかである。

本発明の別の実施態様によれば、少くとも部分
的に液晶特性を有している油が用いられる。液晶
系の特殊構造のため結晶格子層の内部変位によつ
て、エネルギーが十分に吸収されるので、そのう
ちのごく僅かだけしかポリマー層に伝達されな
い。

本発明によれば歯科医療機器におる述の駆動装
置ないしハンドピースおよびアングルピースの整
備経費が減少されるだけでなく、医療機器および
歯科医療機器への微生物の侵入も防ぐことができ
る。一週間に１回だけあるいは一カ月に一回だけ
潤滑を行なうだけですむので、、一方では使用者
における整備費用を著しく減少し、他方では各機
器たとえば穿孔装置の運転安全性を高める。

本発明の更に別の実施態様によれば、好ましく
は0.5μｍ〜10μｍの層厚のポリマーに、たとえば
合成樹脂成分に関して0.1〜５％の濃度で抗細菌
性の有効物質が添加される。

抗細菌性の有効物質の添加によつて、たとえば
穿孔装置の内部室が微生物の成長を許さないかな
いしはハンドピースが殺菌できるという衛生上の
条件が満たされる。長時間潤滑に関る要求により
合成樹脂被膜たとえばフツ素ポリマーと、たとえ
Adipat，Sebacat，フツ素油などの130℃の殺菌
温度に耐える油が使用される。

本発明に基づく別の実施態様によれば、抗細菌
性の有効物質としてたとえば商品名
「PreventolA3」で知られている大きな帯域幅の
有効物質が添加される。それによつて微生物の成
長は防止される。そのためにはフツ素ポリマーだ
けでは他の有機性添加物との相容性が劣るために
不適当である。これらの添加物はポリエステル、
ポリオキシメチレンあるいはポリイミドのような
相容性の良い合成樹脂から成る被膜には良好に添
加される。

一回だけの給油潤滑で機器の全寿命期間に対し
て潤滑状態を保つことができない場合、潤滑剤は
潤滑箇所から溶出され、、新たに補給されねばな
らない。本発明における被膜＋油の層構造におい
て、まず被膜が設けられ、第２の工程において油
が注入されねばならない。通常の整備作業のもと
でたとえば１年間の運転経過後に潤滑油の補給が
必要な場合、たとえばフツ素溶剤によつて合成樹
脂被膜が溶出され、それから新たな合成樹脂被膜
がスプレイによつて吹きつけられ、続いて油が補
給されるようにすることができる。

本発明の別の実施態様によれば、溶解された合
成樹脂たとえフツ素ポリマーと溶剤との混合物、
あるいは溶解された合成樹脂と溶剤と抗細菌性の
有効物質たとえば「Preventol A3」との混合物
が、補給を簡単にするために加圧状態でスプレイ
容器の中に充填されている。このようにすれば補
給は容易に実施できるので、整備間隔は延長でき
る。

始動および制動時の軸受荷重が非常に大きい場
合、球と保持リングとの間に接触が生ずる。この
ような場合には不足した潤滑油膜に代わる固定層
が存在していなければならない。この非常時の運
動特はたとえば本発明の別の実施態様によれば、
合成樹脂被膜のベースとして、好ましくは0.5〜
10μｍ層厚の硫化モリブテン（MoS₂）層を用い
ることによつて達成される。この層厚はスパツタ
リングあるいはPVA（Physical Vapor
Depositon）によつて硫化モリブテン（MoS₂）
層を形成することによつて達せられる。この硫化
モリブテン（MoS₂）層は油および抗細菌性有効
物質の貯蔵体として用いられる。合成樹脂被膜と
硫化モリブテン（MoS₂）層との組合せは、第１
には油および有効物質の潤滑箇所への後からの拡
散を可能とし、第２には非常運転時に硫化モリブ
テン（MoS₂）層だけが作用するようにすること
ができる。フツ素ポリマーから成る合成樹脂の場
合、合成樹脂被膜を通る直接的な拡散は僅かであ
る。この場合油および有効物質は特に始動あるい
は制動時にその貯蔵体からこね運動により搬出さ
れる。

本発明の別の実施態様によれば、特に玉軸受の
場合滑り部品を囲むケージ（保持器）が多孔性材
料、たとえばフエノール樹脂、焼結材料、セラミ
ツク、アルミニウム、マグネシウムまたはガラス
セラミツクから作られ、潤滑剤および抗細菌性添
加物の貯蔵体として用いられる。最も簡単な場合
フエノール樹脂から作られるケージが抗細菌性の
有効物質に対する優れた保持体であることが確認
されている。ケージは油および有効物質を一緒に
収納でき、徐々に周囲および潤滑面にこれらを放
出することができる。ケージに対する別の材料と
してはすず−青銅のような焼結材料、および形状
が安定しかつ容易に加工できかつ比較的小さな比
重を有する多孔性ガラスが挙げられる。

潤滑剤および抗菌性有効物質の別の貯蔵体とし
て、保持リングおよび球軸受に形成される硫化モ
リブテン（MoS₂）のような多孔性材料の被覆層
が挙げられる。硫化モリブテンMoS₂（0.5〜10μ
ｍ）がたとえばPVDによつて設けられた場合、
軸受は非常時の運転特性を有する。有効物質およ
び油はこの多孔性層から補給される。

合成樹脂被膜との補助的な組合せは更に次のよ
うな可能性を生ずる。

１ 油および有効物質が後から拡散する。

２ 通常状態においては合成樹脂被膜と油が作用
する。

３ フツ素ポリマーの場合でも油および有効物質
はその貯蔵体からこね機によつてこね出すこと
ができる。

普通の荷重状態において軸受は数年にわたる耐
久性がなければならない。要求される寿命が一般
に１回の潤滑給油で達せられる場合でも、繰返し
負荷を受ける場合しばしば寿命が短かくなること
を考慮する必要がある。このような事例に対処す
るために、通常の整備作業の枠内で、たとえば１
年後にフツ素合成樹脂および油がたとえばフレオ
ンを吹付けることによつて除去され、続いて改め
て設けられ、油が供給される。これにより同様に
潤滑方法の著しい単純化が達せられる。

本発明の別の実施態様によれば、たとえばばフ
エノール樹脂から成るケージは熱誘導性材料を含
んでいる。潤滑試験において、たとえばフエノー
ル樹脂製ケージが長時間運転されると特に熱的な
負荷に曝されることが確認された。別の材料が殆
んど損傷しないのに、このケージは熱的に特に負
荷される。しかし０〜25％の範囲でたとえばアル
ミニウム粉末のような熱良導性材料を添加するこ
とによつて、熱応力は著しく減少することができ
る。

実施例 脱脂された軸受、駆動装置の伝動部品並びにハ
ンドピースおよびアングルピースが、合成樹脂の
溶液たとえば質量成分0.1〜10％のフツ素ポリマ
ー溶液の中に漬けられた。易揮発性溶剤の気化後
に軸受および伝動部品の表面には合成樹脂被膜が
残る。この合成樹脂被膜は後から注入される潤滑
剤の特性を維持しなければならない。合成樹脂被
膜を作るために従来から公知の成層剤
（Epilamisierungsmittel）が用用いられた。続い
て「Glycidester」（50℃で約30mm²／ｓの粘性）を
塗布された。

整備間隔を延長するための別の方法は、硫化モ
リブテン（MoS₂）含有潤滑物質を設けることに
ある。これはスパツタリングあるいはPVDによ
つて0.5μｍ〜10μｍの層厚で行なうと好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高速回転用の滑り箇所、軸受、ハンドピース
   およびアングルピース、並びにタービン軸受等の
   潤滑方法において、潤滑箇所に0.5μｍ〜10μｍの
   層厚のポリマー被膜を0.1〜10％のポリマー溶液
   の漬け塗りによつて設け、続いて有極性油を塗布
   することを特徴とする軸受箇所および伝動部品の
   潤滑方法。 ２ 油が40℃で10〜150mm²／ｓの粘性を有し、好
   ましくは天然の脂肪油のグループに属する（たと
   えばGlycidester）か、あるいは長鎖式の単ある
   いは重カルボン酸エステル（たとえばAdipat，
   Sebacat）であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ 少くとも部分的に液晶特性を有している油が
   用いられることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の方法。 ４ 0.5μｍ〜10μｍの層厚のポリマーに合成樹脂
   成分に関して１〜５％の濃度で抗細菌性の有効物
   質が添加されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれか１つに記載の方
   法。 ５ 合成樹脂たとえばフツ素ポリマーが合成樹脂
   被膜を形成するために0.1〜10％の質量成分で易
   揮発性溶剤中に溶かされることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１つに
   記載の方法。 ６ 合成樹脂（たとえばフツ素ポリマー）を含ん
   でいる溶剤に、抗細菌性の有効物質が好ましくは
   0.1％〜５％の濃度で混合されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第４項記載の方法。 ７ 溶解された合成樹脂たとえばフツ素ポリマー
   と溶剤との混合物あるいは溶解された合成樹脂と
   溶剤と抗細菌性有効物質との混合物が、補給を容
   易にするため加圧状態にあるスプレイ容器に充填
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項ないし第６項のいずれか１つに記載の方法。 ８ 合成樹脂被膜のベースとして好ましくは0.5
   〜10μｍの層厚の硫化モリブテン（MoS₂）が設
   けられ、該硫化モリブテン層が抗細菌性有物質と
   油とを備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ９ 硫化モリブテン層がスパツタリングあるいは
   PVD法により形成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項記載の方法。 １０ 特に玉軸受の場合滑り部品を囲むケージが
   多孔性材料、たとえば充填されてないフエノール
   樹脂、熱誘導性材料で充填されたフエノール樹
   脂、焼結材料、、セラミツク、アルミニウム、マ
   グネシウム、ガラスセラミツクから作られ、、潤
   滑剤および抗細菌性添加物の貯蔵体として用いら
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。