(57)【要約】【課題】  低コストでありながら優れた抗菌性能を有し、安定性が高く抗菌性能を長期にわたり維持でき、他の潤滑添加剤に対する影響も少ない抗菌性グリース組成物を封入してなり、食品機械、製薬機械、医療・衛生機器等に好適な転動装置を提供する。【解決手段】  外面に軌道面を有する内方部材と、内方部材の軌道面に対応する軌道面を有し内方部材の外方に配置された外方部材と、両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、転動体を保持する保持器とを備え、グリース潤滑される転動装置において、内方部材の軌道面、外方部材の軌道面、転動体の転動面及び保持器の摺動面の少なくとも１つに、添加剤を内包するマイクロカプセルが分散した被膜を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対応する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、グリース潤滑される転動装置において、
前記内方部材の軌道面、前記外方部材の軌道面及び前記転動体の転動面の少なくとも１つに、添加剤を内包するマイクロカプセルが分散している被膜を形成したことを特徴とする転動装置。
【請求項２】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対応する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記内包部材と前記外方部材との間に前記転動体を保持する保持器とを備え、グリース潤滑される転動装置において、
前記内方部材の軌道面、前記外方部材の軌道面、前記転動体の転動面及び前記保持器の摺動面の少なくとも１つに、添加剤を内包するマイクロカプセルが分散している被膜を形成したことを特徴とする転動装置。
【請求項３】
前記添加剤が酸化チタンであることを特徴とする請求項１または２に記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品機械、製薬機械、医療・衛生機器等のように、菌の繁殖によりグリースが劣化するような環境で使用される転がり軸受や直動装置（ボールねじやリニアガイド等）等の転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、転がり軸受では、軌道輪や転動体を軸受鋼で形成することが多いが、水や水蒸気と接触する機会の多い上記用途においては、軸受鋼が腐食されるおそれがあるため、腐食対策として摺動面にめっきが施される場合がある。めっきの種類は、ピンホールが少なく、表面が硬く、膜厚が均一である等の理由から無電解ニッケルめっきが一般的である。
【０００３】
しかし、摺動面に施されためっき膜は、軸受使用時に摩耗や剥離を起こすおそれがあり、軸受の回転性能に悪影響が及ぶ可能性がある。そのため、めっき膜の上にグリースを塗布する対策も採られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
使用されるグリース組成物としては、鉱油や合成油に、増ちょう剤としてリチウム、カルシウム、ナトリウム等の金属石けんを混和したもの、あるいは金属石けんの代わりにベントナイト、シリカゲル、ウレア化合物等を用いたものが一般的である。しかし、鉱油系グリース組成物は、機械運転中に飛散して食品に接触する可能性もあり、食品衛生上好ましいとは言えない。また、グリース中に細菌が混入するおそれもあり、食品に影響を与える可能性も十分に考えられる。このような問題を解決するグリース組成物として、例えば、抗菌性ゼオライトを含有するグリース組成物等が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５６１６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２８８４８号公報
【特許文献３】特許第３２１１１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献３の抗菌性ゼオライトを添加したグリース組成物は、細菌等に対して優れた抗菌性を示すものの、抗菌性ゼオライトは抗菌作用を有する銀イオン等を担時させたものであるため高価であり、コスト面に問題がある。また、ゼオライトは安定であるが、銀は光に弱く、また塩素に非常に弱いという問題がある。水道水は塩素で消毒されており、上記の用途では抗菌作用が徐々に低下する。また、直動装置では、グリースが密封される構成になっておらず、照明や日光を受けて銀の抗菌作用が徐々に低下する。更には、他の潤滑添加剤との相性についても、研究が不足している面があり、改善の余地がある。
【０００７】
そこで、本発明は、低コストでありながら優れた抗菌性能を有し、また、安定性が高く抗菌性能を長期にわたり維持でき、更には他の潤滑添加剤に対する影響も少ない抗菌性グリース組成物を封入してなり、食品機械、製薬機械、医療・衛生機器等に好適な転動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するために、本発明は以下の転動装置を提供する。
（１）外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対応する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体とを備え、グリース潤滑される転動装置において、
前記内方部材の軌道面、前記外方部材の軌道面及び前記転動体の転動面の少なくとも１つに、添加剤を内包するマイクロカプセルが分散している被膜を形成したことを特徴とする転動装置。
（２）外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対応する軌道面を有し前記内方部材の外方に配置された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配設された複数の転動体と、前記内包部材と前記外方部材との間に前記転動体を保持する保持器とを備え、グリース潤滑される転動装置において、
前記内方部材の軌道面、前記外方部材の軌道面、前記転動体の転動面及び前記保持器の摺動面の少なくとも１つに、添加剤を内包するマイクロカプセルが分散している被膜を形成したことを特徴とする転動装置。
（３）前記添加剤が酸化チタンであることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の転動装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低コストでありながらも優れた抗菌作用が長期にわたり安定して発現し、食品機械、製薬機械、医療・衛生機器等にて好適な転動装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に本発明について詳細に説明する。
【００１１】
本発明において、転動装置の種類や構造には制限がなく、一般的な転がり軸受、ボールねじやリニアガイド装置等の直動装置を対象とすることができる。ここでは、図１に示すような玉軸受を例示して説明する。玉軸受は、内輪１０（内方部材）と、外輪１１（外方部材）との間に、保持器１２を介して複数の玉１３（転動体）を転動自在に保持し、更に内輪１０、外輪１１及び玉１３とで形成される軸受空間Ｓにグリース（図示せず）を充填し、シール１４で密封して構成され、本発明では更に内輪１０の軌道面、外輪１１の軌道面及び玉１３の転動面の少なくとも１つに、好ましくはこれら全てに、後述される添加剤を内包したマイクロカプセルが分散した被膜を形成する。また、必要により保持器１２の摺動面にも同様の被膜を形成してもよい。
【００１２】
マイクロカプセルを製造する方法は、特に制限されるものではなく、内包される添加剤の物性、カプセルを形成する皮膜材料等に応じて公知の方法から選択する。具体的には、界面重合法、in suit重合法、相分離法、液中乾燥法、オリフィス法、スプレードライ法、気中懸濁法、ハイブリダンザー法等の中から選択する。また、皮膜材料にも制限は無いが、安全面を考慮するとゼラチン皮膜が好ましい。
【００１３】
添加剤としては、酸化チタンの微粒子を用いる。この酸化チタンは、光によって触媒反応を起こすことにより強力な酸化分解力を発現し、大腸菌、ＭＲＳＡ、緑膿菌等の細菌に対しても有効であることが知られている。しかし、一方で、グリースに直接混入させると、他の有機系の添加剤を分解してその効果を阻害する可能性が高い。そこで、本発明では、酸化チタンを内包したマイクロカプセルに被膜に分散させ、このマイクロカプセル分散被膜を上記の各摺動面に形成するとともに、他の添加剤は別途グリースに配合させて軸受内に充填することにより、他の添加剤が作用した後に、酸化チタンによる抗菌作用を徐々に発現させ、潤滑性能及び抗菌作用を良好に、かつ長期にわたり維持する。
【００１４】
酸化チタンにはルチル型、アナターゼ型等があるが、アナターゼ型の光触媒反応は紫外線に限られるため、ルチル型を使用することが好ましい。また、酸化チタンの粒径は、１ｎｍ〜５００ｎｍが好ましく、４ｎｍ〜１００ｎｍがより好ましい。
【００１５】
また、マイクロカプセルにおける酸化チタンの含有量は、酸化チタンを含むマイクロカプセル全量に対し２０〜９８質量％とすることが好ましい。酸化チタンの含有量が２０質量％未満では抗菌作用が十分に、かつ長期にわたり得られず、９８質量％を越えると相対的に皮膜が薄くなりすぎてマイクロカプセル調製時に皮膜が破断する可能が高くなる。
【００１６】
マイクロカプセル全体としては、その粒径が０．１〜１２μｍであることが好ましい。  粒径が０．１μｍ未満では、軸受の負荷圏（軌道面と玉との接触部）であってもマイクロカプセルが破断せず、酸化チタンによる抗菌作用が得られなくなる。一方、粒径が１２μｍを越えると、異物として作用して潤滑性能に悪影響を及ぼすおそれがあり、また、被膜中への安定な分散が困難になることが多く、更には、軸受の負荷圏以外の箇所でマイクロカプセルが破断し、酸化チタンが放出されてグリース中の他の添加剤に悪影響を及ぼすようになる。このような不具合を起こさないために、マイクロカプセルの粒径は０．５〜１２μｍがより好ましく、０．５〜６μｍが特に好ましい。尚、このような粒径とするには、カプセル生成条件を適宜調整する方法の他、遠心分離法やフィルター法により上記の粒径のものを分級すればよい。
【００１７】
上記マイクロカプセルは被膜中に分散されるが、被膜としてはニッケル−リン被膜が好ましい。マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜を形成するには、次亜塩素酸塩還元浴に硫酸ニッケル、錯化剤、安定剤、ｐＨ緩衝剤、外観調製剤、分散助剤を含有させ、更に上記マイクロカプセルを分散させてめっき液を調製し、このめっき液を攪拌しながら８０℃以上に加熱し、そこへ成膜される軸受部材を浸漬して無電解めっきを行えばよい。尚、軸受のめっき部分は、予め有機溶剤による脱脂、酸洗い、付着ゴムの除去等の洗浄化処理を行うことが好ましい。更には、ニッケルストライクめっき等の下地処理を施した後に、上記のマイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜の形成を行うことも好ましい。
【００１８】
ここで、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜におけるマイクロカプセルの含有量は、０．１〜６０体積％が好ましい。マイクロカプセルの含有量が０．１体積％未満では、軸受の負荷圏に存在するマイクロカプセルの量が少なすぎ、抗菌作用が十分に、かつ長期に発現しない。一方、マイクロカプセルの含有量が６０体積％を越えると、被膜の形成が困難になるばかりでなく、破断するマイクロカプセルの数が過大となり、他の添加剤に悪影響を与えて適正な潤滑性能が得られない場合がある。
【００１９】
また、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜の膜厚は、１〜２０μｍが好ましい。  膜厚が１μｍより薄いと被膜にピンホールが発生し易く、耐摩耗性等の膜強度に劣るようになり、２０μｍより厚くなると圧縮応力が大きくなるため剥離し易くなり、密着性も低下するおそれがある。
【００２０】
封入グリースには制限がないが、用途を考慮すると、安全衛生面に配慮して例えば以下の基油、増ちょう剤及び添加剤を含むものが好適である。
【００２１】
（基油）
基油の種類は、安全衛生面を考慮した基油であれば特に制限されないが、流動パラフィン、ポリαオレフィン油が最も好ましい。また、基油の４０℃での動粘度は、８０〜３００ｍｍ２／ｓが好ましい。さらに好ましくは１００〜２５０ｍｍ２／ｓとする。
【００２２】
（混和ちょう度）
混和ちょう度は２００〜３５０であることが好ましい。ここでいう混和ちょう度とは日本工業規格（ＪＩＳ）Ｋ２２２０に準じて測定した値をいう。混和ちょう度が２００未満であると軸受に封入した際にグリースが硬すぎてトルク性能が悪くなり、３５０超過だとグリースが柔らかすぎてグリースが軸受の外部へ流出するおそれがある。
【００２３】
（増ちょう剤）
増ちょう剤の種類は、特に限定されないが、安全衛生面から考慮するとアルミニウム石けんが好ましい。増ちょう剤の含有量は、前記混和ちょう度が得られる範囲であれば制限はない。
【００２４】
（添加剤）
本発明の抗菌性グリース組成物には、各種性能を更に向上させるため、必要に応じ種々の添加剤を混合してもよい。しかしながら、安全衛生面を十分考慮して種類、添加量を選択しなければならない。例えば、酸化防止剤としては天然系酸化防止剤、油性剤としてはひまし油、防錆剤としてはコハク酸エステル等が挙げられる。
【実施例】
【００２５】
（試験軸受の作製）
界面重合法により、粒径４０ｎｍの酸化チタンを５０質量％の割合で内包する平均粒径４μｍのマイクロカプセルを作製した。そして、このマイクロカプセルを、次亜塩素酸塩還元浴に硫酸ニッケル、錯化剤、安定剤、ｐＨ緩衝剤、外観調製剤、分散助剤を含有する溶液に分散させてめっき液を調製した。次いで、このめっき液を攪拌しながら８０℃に加熱し、そこへ何れもＳＵＳ４４０Ｃ製の内輪、外輪及び玉を浸漬して、内輪及び外輪の各軌道面、玉の転動面にマイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜を形成した。尚、被膜中のマイクロカプセル含有量は１０体積％とし、膜厚が１０μｍとなるように成膜条件を調整した。
【００２６】
そして、上記の内輪、外輪及び玉、並びにポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）製の保持器、ニトリルゴム製のシールを用いて軸受を組み立て、更にリチウム石けん−ＰＡＯ系鉱油を充填して試験軸受Ａを作製した。
【００２７】
また、比較のために、内輪、外輪及び玉にカニゼンめっき法により、膜厚１０μｍのニッケル−リン被膜を形成した以外は実施例１と同様にして試験軸受Ｂを作製した。
【００２８】
（軸受耐久試験）
試験軸受Ａ，Ｂを、ラジアル荷重：４９Ｎ、雰囲気温度：２５℃、回転速度：３００ｍｉｎ−１にて回転させて動摩擦トルクを測定し、回転開始時の値から２倍に上昇するまでの総回転数（軸受耐久寿命）を求めた。結果は、試験軸受Ａ，Ｂとも略同等であり、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜を形成しても軸受耐久寿命をはじめとする回転性能に影響が無いことが判明した。
【００２９】
（抗菌性試験）
試験軸受Ａ，Ｂを滅菌シャーレに入れ、軸受表面に菌液（普通ブイヨン培地をリン酸緩衝溶液で５００倍に希釈した希釈液に、大腸菌（ＩＦ０３９７２）を１ｍｌ当たり１．０×１０５個となるように均一に分散させたもの）０．５ｍｌを散布し、その上にポリエステルフィルムを被せた。そして、このシャーレを温度４０℃、相対湿度９０％の雰囲気中に２４時間放置した。
【００３０】
２４時間放置後、上記の各ポリエステルフィルムをＳＣＤＬＰ培地液１０ｍｌで洗い、付着している大腸菌をＳＣＤＬＰ培地に移し、液中に含まれる大腸菌の数をＳＡ培地を用いた寒天平板培養法で調べた。そして、このようにして調べた大腸菌の数（Ａ）と、使用した菌液０．５ｍｌに含まれている大腸菌の数（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）を求めた。その結果、試験軸受Ｂにおける比（Ａ／Ｂ）を１０００とすると、試験軸受Ａにおける比（Ａ／Ｂ）は５０であり、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜を形成することにより、抗菌持続性が高まることが確認された。
【００３１】
（マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜の膜厚の検証）
試験軸受Ａの作製方法に従い、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜の膜厚が異なる試験軸受を作製し、上記の軸受耐久試験及び抗菌性試験を行った。結果を図２に示すが、軸受耐久寿命については試験軸受Ｂの値を１とする相対値、抗菌持続性については試験軸受Ｂの値を１０００とする相対値で示してある。
【００３２】
図２から、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜の膜厚が１〜２０μｍの範囲で、軸受耐久性及び抗菌持続性の両性能がバランス良く優れている。
【００３３】
（マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜におけるマイクロカプセル含有量の検証）
試験軸受Ａの作製方法に従い、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜におけるマイクロカプセル含有量の異なる試験軸受を作製し、上記の軸受耐久試験及び抗菌性試験を行った。結果を図３に示すが、軸受耐久寿命については試験軸受Ｂの値を１とする相対値、抗菌持続性については試験軸受Ｂの値を１０００とする相対値で示してある。
【００３４】
図３から、マイクロカプセル含有量が０．１〜６０体積％の範囲で、軸受耐久性及び抗菌持続性の両性能がバランス良く優れている。
【００３５】
（封入グリースへの影響の検証）
試験軸受Ａにアルミニウム石けん−合成油系グリースを封入して試験グリースＣを作製し、また試験軸受Ａにアルミニウム石けん−鉱油系グリースを封入して試験軸受Ｄを作製した。また、比較のために試験軸受Ｂにアルミニウム石けん−鉱油系グリースを封入して試験軸受Ｅを作製した。そして、各試験軸受について、ラジアル荷重：４９Ｎ、回転速度：３００ｍｉｎ−１、雰囲気温度：７０℃で５時間回転させた後、上記の抗菌性試験に供した。
【００３６】
結果を表１に試験軸受Ｅの値を１０００とする相対値で示すが、マイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜を形成することにより、封入グリースの種類によらず優れた抗菌性能が得られることが判明した。
【００３７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の転動装置の一例である玉軸受を示す断面図である。
【図２】実施例で得られたマイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜の膜厚と、軸受耐久寿命または抗菌持続性との関係を示すグラフである。
【図３】実施例で得られたマイクロカプセル分散ニッケル−リン被膜のマイクロカプセル含有量と、軸受耐久寿命または抗菌持続性との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３９】
１０  内輪
１１  外輪
１２  保持器
１３  玉
１４  シール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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