(57)【要約】  本発明は、ロールベアリング、特にボールベアリングのためのケージに関し、ケージを備えたロールベアリングに関し、及び、速度特性値ｎ×ｄｍが１，０００，０００ｍｍ／ｍｉｎよりも大きい高速ロールベアリングにおけるケージの使用に関し、特に、産業用スピンドルベアリング製品及び医療分野、特に歯科技術におけるものに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールベアリングのためのケージであって、化学的に結合されたフルオロ（コ）ポリマー(fluoro(co)polymer)を持つポリアミドイミド（ＰＡＩ:polyamide imide）及び／又はポリイミド（ＰＩ:polyimide）及び／又はポリエーテルケトン（ＰＥＫ:polyetherketon）を含むケージ。
【請求項２】
前記フルオロ（コ）ポリマーは、ポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene)である請求項１記載のケージ。
【請求項３】
フルオロ（コ）ポリマーの割合が、５〜６０質量％である請求項１又は２に記載のケージ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のケージを備えたロールベアリング。
【請求項５】
前記ロールベアリングは、内側リング及びこれと同一軸心にて配置された外側リングを持つボールベアリングであり、前記内側リングと前記外側リングとの間にボールが配置されており、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のケージによって前記リングが保持されている、請求項４に記載のロールベアリング。
【請求項６】
前記ケージは、溝付きボールベアリングにおけるスナップケージ、又は、角度付きボールベアリング又はスピンドルベアリングにおける重量ケージ(massive cage)である、請求項５記載のロールベアリング。
【請求項７】
ロールベアリング、特にボールベアリングにおける請求項１乃至３のいずれか一項に記載のケージの使用であって、速度特性値ｎ×ｄｍが１，０００，０００ｍｍ／ｍｉｎよりも大きく、特に産業用スピンドルベアリング製品のための、及び、医療分野における、特に歯科技術における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールベアリング、特にボールベアリングのためのケージ、ケージを備えたロールベアリング、及び、１，０００，０００ｍｍ／ｍｉｎよりも大きな速度特性値ｎ×ｄｍを持つ高速ロールベアリングでのケージの使用に関する。ここで、ｎは内側リング速度に対応し、ｄｍは平均ベアリング直径に対応し、平均ベアリング直径ｄｍは、外径と孔径との合計の半分から計算される。特に本発明は、産業用のスピンドルベアリング製品や、医療分野、とりわけ歯科技術に適用される。
【背景技術】
【０００２】
現在の技術水準における複合材料として、例えば、ファブリック補強フェノール樹脂(fabric-reinforced phenolic resin)があり、摩擦及び摩耗に関して十分な性能を持っており、高速ボールベアリング製品において非常に良好な寿命を達成する。この材料の好ましい特性は、コットンファブリックに油をさらに組み入れることにより改善でき。これにより、注油を欠いた場合における製品の寿命がさらに増加する。複合材料で形成されたケージにおける主な問題点の一つは、例えば、細かい織り目のコットンファブリックを持つファブリック補強フェノール樹脂の材料が、通常は約１２０℃までしか熱的に安定しておらず、このため、例えば１３６℃での蒸気圧滅菌は不可能である。しかしながら、このことは、特に医療分野における適用において大きな問題となる。
【０００３】
高速、医療技術製品におけるケージ材料として使用される他の合成樹脂は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリアミド・イミド（ＰＡＩ）、及びポリイミド（ＰＩ）のような高性能合成樹脂であり、潤滑時のグレードフォーム(in lubricated grade form)において、潤滑添加物及び繊維の混合剤により、医療技術における要求を満たす。しかしながら、これは、ボールベアリングにおいて摩擦学的に好適な状態が保証されている限りにおいてのみ機能する。
【０００４】
しかしながら、とりわけ歯科分野において、非常に頻繁に潤滑の欠如が発生する。ここで使用されるボールベアリングは、しばしば、グラインディング・カバー（固定シールリング）を設けることができない。なぜなら、グラインディング・カバーは、使用中に大きな摩擦をもたらし、その結果ボールベアリングの温度が大幅に上昇するためである。特に歯科用タービンハンドピース(dental turbine handpiece)においては、装置の温度が３８℃を超えると歯科専門技術者(dental technicians)及び患者に大きな不快感が生じるので、そのような温度の上昇は許容できない。このため、これらのボールベアリングは、シールすることができず、カバーができるのみである。しかしながら、そのようなカバーディスクは、カバーディスクと内側リングとの間に明確な隙間があり、この隙間を介して潤滑剤が外側に出てしまうという不利益がある（図１参照）。歯科分野において、特に歯科用タービンベアリングにおいては、タービンの供給空気が、排気開口を介して外側に出るだけでなく、タービンベアリングを介しても出ることができるという事実によって、潤滑剤の漏洩の影響が増幅される。これに起因して潤滑剤（潤滑グリース又はオイル）が外側に運ばれ、これにより、上述した潤滑剤欠如の状況が引き起こされる。
【０００５】
例えば、ドイツ１９８４８０５１Ａ１及び米国６１１３２７８Ａには、焼結技術によって製造された高性能の熱可塑性物質（各々ＰＩ及びＰＡＩ）が記載されており、これは、規定された自由孔体積(defined free pore volume)を備えている。真空滲透(vacuum impregnation)によって適切な潤滑オイルが自由孔空間(free pore space)に組み込まれている。この潤滑オイルは、まさに潤滑欠如の状況において、（ベアリングの動的運転中の）遠心力に起因して孔空間から出て、これによりボールベアリングにおける摩擦システム(tribosystem)を維持する。しかしながら、このメカニズムはそれ自体の実用性を証明していない。なぜなら、一方では有孔性に起因してケージが非常に脆弱になっており、他方では、蒸気圧滅菌サイクルが定期的に実施されることにより、潤滑剤が孔空間から極めて迅速に洗い出されてしまうために、”オイル貯蔵効果”が長くは続かないからである。
【０００６】
ポリアミド及びペルフルオロアルキル物質(perfluoroalkyl substances)の化合物(compounds)、並びにこれらの化合物にポリマー物質を追加した混合物(mixtures)が、ドイツ１９８２３６０９Ａ１に記載されている。ここでは、変性ペルフルオロアルキル物質が、溶融状態において反応性変換(reactive conversion)によってポリアミド化合物と均質化される。これにより、この材料の使用は、滑動ベアリング(スライディング・ベアリング)において、滑動フィルム（スライディング・フィルム）において、滑動フォイル（スライディング・フォイル）において、滑動コーティング（スライディング・コーティング）において、撥油及び／又は疎水、又はそれが設けられたコンポーネント又はフルボディ物質において、モールディングにおいて、布糸及び／又はフリース及び／又は他のファブリックにおいて、複数層（フォイル）材料において、膜において、純粋な物質として又は添加剤／成分となり、コーティング添加剤又はコーティング物質となり得る。
【０００７】
プラスチック滑動ベアリングは、ドイツ１９８２３６０９Ａ１に記載されているように、２つのベアリング・パートナー、例えばシェルとシャフトの間で、潤滑剤（潤滑オイル又は潤滑脂）無しに相対運動を伝達しなければならないときに使用することができる。その側面全体がベアリング・シェル内にあるシャフトがそれ自身を支持した後のプラスチック滑動ベアリングと比べた表面圧力は、特に高いわけではない。高性能滑動ベアリングにおいてさえ、僅かに１．５ｍ／ｓの最大周速度が使用される。歯科技術において使用される一例の寸法に変換すると、孔径３．１７５ｍｍ及び外径６．３５ｍｍのベアリングであり、この場合の速度特性値は約３０，０００ｍｍ／ｍｉｎに過ぎない。しかしながら、歯科タービンベアリングのような高性能ロールベアリングは、速度が毎分５００，０００回転にまで達し、これは約２，４００，０００ｍｍ／ｍｉｎの速度特性値に対応する。この例は、歯科タービンベアリングのような高性能ロールベアリングの性能データが、どう見ても高性能滑動ベアリングの性能データと比較し得るものではないことを例証している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、ロールベアリング、特にボールベアリングのためのケージであって、材料強度が有意に劣化することなく滅菌処理を受けることができる高性能プラスチックで形成されており、さらに、潤滑の無い状況にもかかわらず、高速のロールベアリング及びボールベアリングにおける使用において、好ましくは医療分野、特に歯科技術における使用において、改善された寿命及び好適性を持っているケージを提供するという目的に基づくものである。
【０００９】
この目的は、特許請求の範囲に記載の特徴を有する形態を提供することによって達成される。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、ロールベアリング、特にボールベアリングのためにケージが提供され、このケージは、化学的に結合されたフルオロポリマー(fluoropolymer)及び／又はフルオロコポリマー(fluorocopolymer)及び／又はフルオロ・オリゴマー(fluoro-oligomer)、好ましくはポリテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroethylene:ＰＴＦＥ）を持つ、ポリアミド・イミド（ＰＡＩ）及び／又はポリイミド（ＰＩ）及び／又はポリエーテルケトン（ＰＥＫ）を備えている。
【００１１】
フルオロ（コ）ポリマーと化学的に結合されたＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫとは、主にＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫから成る化合物材料(compound material)であって、フルオロ（コ）ポリマー及び／又はフルオロ・オリゴマーが少なくとも部分的にＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫに化学的に結合されているものを意味する。
【００１２】
化学的な結合(chemical coupling)とは、本願発明によれば、化学結合(chemical bond)の形成による、少なくとも２つのポリマー／オリゴマー成分のコンビネーションを意味する。この少なくとも２つのポリマー／オリゴマー成分の結合(coupling)は、完全なものであっても良いし、少なくとも部分的なものであっても良い。
【００１３】
ＰＡＩとは、その主鎖(main chain)において、アミド機能性(amide functionality)と共にイミド機能性(imide functionality)を持っているポリマーを意味する。ＰＡＩは、例えば、無水トリメリット酸(trimellitic anhydride)及び／又はジイソシアネート(diisocyanates) 又はジアミン(diamines)を持つそれらのカルボン酸誘導体(carboxylic acid derivatives)のような、芳香族無水トリカルボン酸(aromatic tricarboxylic acid anhydrides)の縮合重合(condensation polymerization)によって製造される。ＰＡＩの一例として、商業的に入手可能な「Torlon（登録商標）」（Solvay社）というポリマーを使用することができる。
【００１４】
ＰＩとは、その繰返しユニット(repetition units)がイミド基によって結合されるポリマーを意味する。標準であり、専門家には良く知られているが、熱可塑性(thermoplastic)又はデュロプラスチック(duroplastic)ＰＩをＰＩとして使用することができる。化学的に結合されたＰＩ−ＰＴＦＥ材料を使用するときは、専門家には良く知られているが、ＰＩとフルオロ（コ）ポリマーとの化学的な結合、好ましくはＰＩとＰＴＦＥとの化学的な結合が、好ましくは、ポリマー合成(polymer synthesis)及び／又は後縮合(postcondensation)及び／又は（ａ）溶液中のＰＩ熱硬化(thermosets)又は（ｂ）好ましくは溶融状態にある熱可塑性ＰＩにおける、後続の重合類似反応(polymer-analogous reaction)において起きる。
【００１５】
ＰＩは、例えば、ジイソシアネート(diisocyanates)又はジアミン(diamines)を持つ、無水ピロメリット酸(pyromellitic dianhydride)及び／又はベンゾフェノン系無水テトラカルボン酸(benzophenone tetracarboxylic dianhydride)のような、芳香族無水トリカルボン酸(aromatic tetracarboxylic acid anhydrids)の重縮合(polycondensation)によって製造される。変性ＰＴＦＥと連結するためのマトリックスＰＩとしては、例えば、「Sintimid（登録商標）」（Ensinger社）又は「Vespel（登録商標）」（DuPont社）として商業的に入手可能なポリマーを使用することができる。
【００１６】
ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）とは、以下の構造要素を含むポリマーを意味する。
【化１】
2009541687.tif 000003
【００１７】
ここで、ｘ＝１及びｙ＝１である。ｘ＝２及びｙ＝１の場合のポリエーテルケトンは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と呼ばれ、ｘ＝１及びｙ＝２の場合のポリエーテルケトンは、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）と呼ばれる。最後に、ｘ＝２及びｙ＝２の場合のポリエーテルケトンは、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）と呼ばれる。これらの化合物はすべて、本件発明との関連において、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）として理解される。好ましくは、ポリエーテルケトンとして、２５０℃よりも高い融点、特に好ましくは３００℃よりも高い融点を持った高融点ポリマーが使用される。例えば、「Victrex（登録商標）150P」又は「Victrex（登録商標）450P」（Victrex社）として商業的に利用可能なポリマーを使用することができる。
【００１８】
フルオロポリマーとは、例えばＰＴＦＥ又はＦＥＰのようなものにおいて、ポリマー鎖(polymer chain)の繰り返しユニット(recurrent units)の１つ又はより多くの水素元素がフッ素元素によって置換されている（部分的にフッ素化されている）か、又は、すべての水素元素がフッ素元素によって置換されている（全体がフッ素化されている）、有機ポリマーである。フルオロポリマーの所望の特性を劣化させない限り、フッ素元素に代えて、他のハロゲン元素、特に塩素元素であっても良い。フルオロポリマーはまた、その主鎖(main chain)において、酸素のようなヘテロ原子を持っていても良い。好適なフルオロポリマーは、例えば、Roempp-Lexicon Chemie 第10版, Georg Thieme Verlag, 1997年, 1393-1394頁に記載されている。好ましくは、フルオロポリマーは、-(CF２)-基を持つ有機フルオロポリマーである。フルオロポリマーとして、基本的に、熱的に安定しており、良好な滑動摩擦特性を有し、好ましくは放射線化学的に改変（変質）することができ、反応性官能基(reactively functional groups)を導入することができ、例えばＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫのようなマトリックスポリマーと変換することができる、部分的にフッ素化され又は全体的にフッ素化された如何なる有機ポリマーも使用することができる。本発明の特に好ましい実施形態によれば、このフルオロポリマーはポリテトラフルオロエチレン(polytetrafluoroethylene)である。
【００１９】
化合物におけるフルオロ（コ）ポリマーの成分、好ましくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の成分は、ケージの全材料に対して、好ましくは５〜６０質量％であり、特に好ましくは１０〜３０質量％である。
【００２０】
また、例えばポリオレフィン(polyolefins)、ビニルタイプのポリマー(polymers of vinyltype)、重縮合化合物(polycondensation compounds)及び／又は重付加化合物(polyaddition compounds)等の、その他のポリマー又はオリゴマーを、化学的に結合されたフルオロ（コ）ポリマーを持つ、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫと一緒に混合物として含めることができる。
【００２１】
ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫをフルオロ（コ）ポリマーに化学的に結合することにより形成された化合物材料を、反応性官能基を用いたフルオロ（コ）ポリマーの改変（変質）、及び、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫのようなマトリックスポリマーを用いた、変性フルオロ（コ）ポリマーの後続の反応性変換によって製造することができる。好ましくは、化学的な結合は、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫを用いた、変性フルオロ（コ）ポリマーの反応性変換の工程において生じる。好ましくは、この変性フルオロ（コ）ポリマーは、フルオロ（コ）ポリマー、好ましくはＰＴＦＥを、５０ｋＧｙより大きな放射線線量を用いた、好ましくは１００ｋＧｙよりも大きな放射線線量を用いた、特に好ましくは５００ｋＧｙの放射線線量を用いた放射線化学崩壊(radiation-chemical disintegration)を介して形成される。加えて、この放射線化学崩壊は、反応体(reactant)、特に酸素の存在下で実施される。
【００２２】
上述したフルオロ（コ）ポリマーの改変によって、例えば、前の放射線化学プロセスによって、カルボン酸基(carboxylic acid groups)及び／又はカルボン酸誘導体(carboxylic acid derivatives)及び／又はオレフィン基(olefinic groups)のような官能基(functional groups)、ペルフルオロアルキレン基(perfluoroalkylene groups)のような官能基を、フルオロ（コ）ポリマー上に形成することができ、これにより、変性フルオロ（コ）ポリマーが形成される。官能基を持つ変性フルオロ（コ）ポリマーは、例えばＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫのようなマトリックスポリマーと、完全に結合し又は少なくとも部分的に化学的に結合することができる。これは、両方の材料の有利な特性を１つの化合物材料に組み込むことを可能にする。
【００２３】
変性フルオロ（コ）ポリマーは、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫに化学的に結合され、その結果、非互換性材料(incompatible material)が互換性(compatible)になる。変性フルオロ（コ）ポリマーをＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫに結合するための手順は、原則として、いかなる大きな制約も受けない。例えば、変性フルオロ（コ）ポリマーは、反応性押出(reactive extrusion)（成分の溶融及び／又はマトリックスポリマー成分内のフルオロ（コ）ポリマー成分の上昇温度での分散）によってＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫに結合することができる（溶融改変反応(melt modification reaction)）。変性フルオロ（コ）ポリマーは、少なくとも部分的にＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫと化学的に結合する。しかしながら、専門家には馴染みがあるように、反応性官能基を導入し又は生成し、（溶液／分散中で又は物質中での）マトリックスポリマー合成の際に、及び／又は、それに続く（溶液／分散中での）重合類似反応(polymer-analogous reaction)において、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫと化学的に結合される。
【００２４】
変性フルオロ（コ）ポリマーが、溶融状態にある成分を改変することによってＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫと化学的に結合されたとき、ミキサー、１又は２スクリューの押出器、多軸ミキサー、又は射出成形機（好ましくは複合スクリュー(compounding screw)を持つ）内で成分を混合し、少なくとも部分的に結合することが好ましい。上述した、カルボン酸基及び／又はカルボン酸ハロゲン化物基(carboxylic acid halide groups)及び／又はペルフルオロアルキレン基(perfluoroalkylen groups)のようなオレフィン基(olefinic groups)を含む、変性フルオロ（コ）ポリマーの、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫとの反応性変換は、マトリックスポリマー成分の融点よりも高い温度、好ましくは２００℃よりも高い温度、特に好ましくは３００℃よりも高い温度での溶融状態において実施される。この溶融改変反応(melt modification reaction)を用いて、変性フルオロ（コ）ポリマーを少なくとも部分的にＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫと化学的に結合し、これにより、（巨視的な）均質化合物材料(homogeneous compound material)を得ることができる。このような均質化合物材料は、（改変されていない）フルオロポリマー及びＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫを単に物理的に混合し又は溶融することで得られる材料とは相当に異なる。
【００２５】
また、ここに記載したロールベアリングケージのための化合物材料の所望の特性を調整するために、添加剤(additives)、充填剤(fillers)、及び補助材料(auxiliary materials)を追加することもできる。これらの添加剤、充填剤、及び補助材料は、好ましくはロールベアリングケージのための化合物材料中に均一に分布しているが、例えば、その表面のみに適用しても良い。例えば、カーボンファイバー及び／又はグラファイトを、ロールベアリングケージのための化合物材料に追加することができる。
【００２６】
化学的に結合されたフルオロ（コ）ポリマーを持つＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫを備えている、ロールベアリングのための本発明によるケージに適したケージ材料は、例えば、ＤＥ１９８２３６０９Ａ１においてフルオロ（コ）ポリマーをＰＡに結合するケース、特に例１乃至例８に記載のように製造することができる。フルオロ（コ）ポリマーのＰＩ及び／又はＰＥＫとの結合は、化学的に同様な方法、例えば、ポリアミド（ＰＡ）との結合のような末端反応(end group reaction)によって生じ得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明によるロールベアリング、特に、内側リング２及びこれと同一軸心にて配置された外側リング１を備えたボールベアリングを示し、ボール６が内側リング２と外側リング１の間に配置され、リングがケージ３によって保持されている。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
滑動ベアリングと比較して、ドイツ１９８２３６０９Ａ１に示唆されているように、本発明によるロールベアリング、特に歯科ボールベアリングのようなボールベアリングにおいては、状況がより一層複雑である。図１は、ロールベアリングと滑動ベアリングの主な違いを示すものである。図１に記載したケージ３は、例えば（図１に示した）溝付きボールベアリング(grooved ball bearing)におけるラッチングケージ(latching cage)及び角度付きボールベアリング(angular ball bearings)／スピンドルベアリング(spindle bearings)のようなボールベアリングケージとして使用することができる。ケージ３は、それ自身を外側リングショルダー(outer ring shoulder)７又は内側リングショルダー(inner ring shoulder)８のいずれかに対して支えるので、ある種の滑動機能の役目を果たしている。しかしながら、これらの滑動表面上で発生する摩耗は、ベアリングの寿命にとって重要ではない。外側リング１が例えば歯科用ハンドピース内に固定されており内側リング２が毎分約５００，０００回転の回転速度で回転すると仮定すると、ボール６は、それ自身の軸の周りで毎分約１，０００，０００回転で回転する。ケージはボールによって駆動され、毎分約２００，０００回転の回転速度を持っている。歯科用タービン(dental turbine)においては、半径方向の負荷成分(radial load component)によって状況が複雑になっている。半径方向の負荷成分は、歯科医によってドリルツール(drilling tool)に伝達され、ローターシャフトを傾斜させ、これによりベアリング位置も傾いてしまう。このため、ボールは、理想的な円形通路からある程度角度がずれた状態で走行することになる。これは、ボールセット内のボールが異なる回転速度を持っており、ケージの個々のベアリングポケットに対して引っ張り負荷及び押し付け負荷を交互に伝達することを意味する。このプロセスが毎分１，０００，０００回転のボール回転速度において発生するという事実から、ケージ上に多大の負荷がかかることが想像できる。ベアリングポケットは周方向において摩耗し、これにより、ケージがボール補完(ball complement)によって中央で効果的に切り離されることすらあり得る。この摩耗メカニズムは、プラスチック滑動ベアリングの場合とは到底比較できるものではない。滑動ベアリング上に作用する負荷は、ロールベアリング上に作用する負荷よりも大幅に小さい。
【００２９】
さらに、本発明によれば、ロールベアリングには、化学的に結合されたフルオロ（コ）ポリマーを持つＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫを含むケージ３が設けられている。
【００３０】
特に、ボールベアリングには内側リング２及びこれと同一軸心にて配置された外側リング１が設けられ、ボール６が内側リング２と外側リング１の間に配置され、化学的に結合されたフルオロ（コ）ポリマーを持つＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫを含むケージ３によってリングが保持されている。
【００３１】
本発明によるケージは、結局、ボールベアリングのような高速ロールベアリングでの使用に大変適しており、特に、産業用スピンドルベアリング製品のために、及び医療分野、特に歯科技術に大変適している。そのようなロールベアリングの一例として、内側リング、外側リング、ボール、及びケージを通常備えており、いわゆるベアリングトラック上をボールが移動するボールベアリングをあげることができる。
【００３２】
これに対応して、本発明によれば、ロールベアリングにおけるケージの使用が提供され、特に、速度特性値ｎ×ｄｍが１，０００，０００ｍｍ／ｍｉｎよりも大きいボールベアリング、とりわけ産業用スピンドルベアリング製品及び特に歯科技術における医療分野におけるケージの使用が提供される。
【００３３】
フルオロ（コ）ポリマー、好ましくは変性ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のマトリックスポリマーＰＡＩ及び／又はマトリックスポリマーＰＩ及び／又はマトリックスポリマーＰＥＫへの化学的結合によって、化合物材料の（摩擦学的(tribological)）特性が大幅に改善され、そのような化合物材料から成るロールベアリングの寿命が大幅に増加する。
【００３４】
例えば、ポリテトラフルオロエチレン及びＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫのようなフルオロ（コ）ポリマーからの上記化合物材料の特有の利点は、主として、マトリックスポリマーＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫにおけるフルオロ（コ）ポリマーの改善された分散(dispersion)／均一性(homogenization)に存在する。フルオロ（コ）ポリマー及び／又はフルオロオリゴマー成分は、これにより、化合物材料中に、より良好に即ち細かく分散されて存在するだけでなく、フルオロ（コ）ポリマー及び／又はフルオロオリゴマー成分は、少なくとも部分的にＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫに（化学結合を介して）化学的に結合されている。これは単純な方法により決定され得る。なぜなら、適切な溶媒中でマトリックス成分を溶解することによって、結合に成功した場合のフッ素化学成分(fluorine chemical component)は、もはや、分離して純粋なフルオロ（コ）ポリマー成分として回収することはできず、或いは少なくとも完全に回収することはできないからである。化学的に結合されたマトリックスポリマーを持つフルオロ（コ）ポリマーは、分析的に明確に検出することができる不溶性残留物(insoluble residue)として得られる。
【００３５】
例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフルオロ（コ）ポリマーの化学的な結合は、ケージ材料の特性を、潤滑が無い場合においてさえ僅かに摩耗するのみとする。これは、医療技術において普及して広く使用されているＰＩ（商品名：Vespel(Dupont社)、Meldin（Saint-Gobain社）、Sintimid（Ensinger社））、ＰＡＩ（商品名：Torlon（Solvay Advanced Polymers社））及びＰＥＫ（商品名：Tecapeek（Ensinger社）、添加剤が物理的に貯蔵／混合されている）からのケージ材料とは異なるものである。フルオロ（コ）ポリマー、好ましくは５００ｋＧｙで照射されたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）ＴＦ２０２５の、ＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫへの化学的な結合によって、特性を大幅に改善し、本発明によるケージの寿命を、従来の既知のプラスチックボールベアリングケージと比べて大幅に増加させることができる。
【００３６】
本発明によるロールベアリングケージ及びボールベアリングケージの寿命は、高性能プラスチックで形成された従来使用されていたケージと比較して、何倍にも延長することができる。
【００３７】
化学的に結合されたフルオロ（コ）ポリマーを持つＰＡＩ及び／又はＰＩ及び／又はＰＥＫから成る化合物材料は、ロールベアリングケージ又はボールベアリングケージにおいて知られているいずれかの手法によって適切な形状にすることができる。一方、これは、射出成形又は押出しによって半仕上げ製品（円形の材料又は管）を形成するようにしても良い。続いて、機械加工（旋盤(turning)、穿孔(,drilling)）によって、完成品（ケージ）への加工が行われる。焼き入れ処理(tempering process)の後、振動研磨(vibratory finishing)によって接着エッジ(adhering edges)が除去される。他には、完成品（ケージ）を射出によって直接製造し、続いて焼き入れを施すという方法もある。
【００３８】
以下に示す実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明の主題が当該実施例によって限定されるものではない。
【００３９】
［実施例］
本発明によるケージとして、歯科用タービンベアリングのためのラッチングケージ(latching cage)であって、ポリアミドイミド(polyamide imide)（Torlon（登録商標）4000T Solvay Advanced Polymers社）及び化学的に結合されたＰＴＦＥ（Dyneon/3M社のTF 2025、５００ｋＧｙの電子照射）から成るものを準備し、商用のケージと比較した。
【００４０】
化合物材料が、射出成形によって丸棒状に形成された。歯科用タービンベアリング（孔径：３．１７５ｍｍ、外径：６．３５ｍｍ、幅：２．７７９ｍｍ）のためのラッチングケージの機械加工を、Ｉ−スピンドルＣＮＣ旋盤(I-spindle CNC lathe)上で行った。本発明によるケージは、焼き入れ加工（Solvay社の標準手順）及び振動研磨設備におけるまくれ除去(deburring)の後に得られた。
【００４１】
本発明によるケージがタービンベアリングに装着され、耐久試験が行われた。ケージ材料を除いて完全に同一であるボールベアリングが比較用ベアリングとして用いられた。比較用ベアリングのケージ材料は、歯科技術において広く普及している、物理的に良く混ぜ合わせられたグラファイト（１２％）及びＰＴＦＥ（３％）（Torlon（登録商標）タイプ４３０１）を持つ潤滑グレード(lubricated grade)のポリアミドイミドである。
【００４２】
耐久試験は、１０個の試験タービン（歯科用ハンドピース）を同時に駆動する自動化された歯科用テストスタンド上で実施された。プログラム化された作業負荷サイクルに沿ってハンドピースに交互に負荷が加えられ、クランプされたドリルツール上に負荷が作用し、続いて負荷が再び解除された。寿命の限界閾値は、無負荷状態におけるアイドリング速度の到達値とする。所定の速度に到達しなくなったとき、ハンドピースが故障したものと判断する。
【００４３】
試験の結果、１２％のグラファイト及び３％のＰＴＦＥ（Torlon（登録商標）タイプ４３０１）を持つポリアミドイミドから成る商用のケージの平均寿命は２７．３時間であった。一方、ポリアミドイミド（Torlon（登録商標）４０００Ｔ及び化学的に結合されたＰＴＦＥ（ＴＦ２０２５、５００ｋＧｙの電子照射））から成る本発明によるケージの平均寿命は１５５．５時間を達成した。
【符号の説明】
【００４４】
１  外側リング
２  内側リング
３  ロールベアリングケージ（特にボールベアリングケージ）
４  カバーディスク
５  スナップリング
６  ボール
７  外側リングショルダー
８  内側リングショルダー
【図１】
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【国際調査報告】
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