(57)【要約】【課題】  抗菌性及びその持続性に優れた転動装置を提供する。【解決手段】  転がり軸受の内輪１，外輪２，玉３，保持器４，及び密封装置５の少なくとも一つの表面に、抗菌性を有するめっき層を形成した。このめっき層は、抗菌剤を含有するニッケル−リンめっき層であり、無電解めっき法によって形成されたものである。【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向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された複数の転動体と、を備える転動装置において、
前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体の少なくとも一つの表面に、抗菌性を有するめっき層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向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された複数の転動体と、を備える転動装置において、
前記内方部材及び前記外方部材の間に前記転動体を保持する保持器と、前記内方部材及び前記外方部材の間の隙間の開口を覆う密封装置と、の少なくとも一方をさらに備えていて、
前記内方部材，前記外方部材，前記転動体，前記保持器，及び前記密封装置の少なくとも一つの表面に、抗菌性を有するめっき層を形成したことを特徴とする転動装置。
【請求項３】
前記抗菌性を有するめっき層は、抗菌剤を含有するニッケル−リンめっき層であり、無電解めっき法によって形成されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項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、抗菌性を有する転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院等での院内感染や腸管出血性大腸菌Ｏ１５７による食中毒において、菌の繁殖による病気の蔓延が問題となることがある。しかしながら、転動装置においては、衛生面での対策はこれまで特に取られていないのが実情である。例えば、医療機器等において、薬液等と接触する部分に軸受部品が使用されている場合には、液と接触する部分から雑菌が侵入するおそれがあった。また、薬液等と接触しない部分に軸受部品が使用されている場合にも、軸受部品において菌が繁殖し、環境が汚染されるおそれがあった。そのため、菌の侵入や繁殖を防止することが可能な、衛生的に高品質な軸受部品が要求されるようになっている。
【０００３】
菌の繁殖を嫌う環境下での使用に好適な転がり軸受としては、例えば特許文献１に記載のものが知られている。この転がり軸受は、抗菌性を有する金属又は金属化合物の薄膜が、使用環境と接する面にコーティングされている。抗菌性を有する金属又は金属化合物としては、銀，チタン，銅，スズ，亜鉛，及びこれらのうち少なくとも１種を含有する金属化合物があげられている。
【０００４】
また、菌はゴム，樹脂等の有機物において繁殖しやすいので、シール部材等のようなゴム，樹脂からなる軸受部品の使用環境と接する面に前記薄膜をコーティングすると、菌の繁殖を効率良く抑制することができるとされている。さらに、前記薄膜は、イオン蒸着薄膜形成法又はヘリカルスパッタリング法により形成される。
【特許文献１】特開平９−２２９０７１号公報
【特許文献２】特許第２９６７１１６号公報
【特許文献３】特開２００２−４８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の転がり軸受には、抗菌性の高さ及び持続性の点で改善の余地があった。また、イオン蒸着薄膜形成法やヘリカルスパッタリング法は、真空下において行われる方法であるので、コスト面でも改善の余地があった。
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、抗菌性及びその持続性に優れた転動装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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の転動装置は、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向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された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体の少なくとも一つの表面に、抗菌性を有するめっき層を形成したことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る請求項２の転動装置は、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向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された複数の転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材及び前記外方部材の間に前記転動体を保持する保持器と、前記内方部材及び前記外方部材の間の隙間の開口を覆う密封装置と、の少なくとも一方をさらに備えていて、前記内方部材，前記外方部材，前記転動体，前記保持器，及び前記密封装置の少なくとも一つの表面に、抗菌性を有するめっき層を形成したことを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項３の転動装置は、請求項１又は請求項２に記載の転動装置において、前記抗菌性を有するめっき層は、抗菌剤を含有するニッケル−リンめっき層であり、無電解めっき法によって形成されたものであることを特徴とする。
なお、本発明は種々の転動装置に適用することができる。例えば、転がり軸受，ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。また、本発明における前記内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には内輪、同じくボールねじの場合にはねじ軸、同じくリニアガイド装置の場合には案内レール、同じく直動ベアリングの場合には軸をそれぞれ意味する。また、前記外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合には外輪、同じくボールねじの場合にはナット、同じくリニアガイド装置の場合にはスライダ、同じく直動ベアリングの場合には外筒をそれぞれ意味する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の転動装置は、抗菌性を有するめっき層を備えているので、抗菌性が優れており、且つ、抗菌性の持続性が長い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態である転がり軸受の構造を示す部分縦断面図である。この転がり軸受（深溝玉軸受）は、外周面に軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを内周面に有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の玉３と、内輪１及び外輪２の間に複数の玉３を保持する保持器４と、内輪１及び外輪２の間の隙間の開口を覆うシールド等のような密封装置５，５と、で構成されている。なお、保持器４や密封装置５は備えていなくてもよい。また、内輪１及び外輪２の間に形成され玉３が配された空隙部内には、図１のように潤滑油，グリース等の潤滑剤６を充填してもよいし、しなくてもよい。ただし、潤滑剤を用いる場合には、抗菌性を有するものを用いることが好ましい。
【００１１】
このような転がり軸受の内輪１，外輪２，玉３，保持器４，及び密封装置５の少なくとも一つは、抗菌性を有するめっき層（図示せず）を表面に備えている。このめっき層は、例えば抗菌剤を含有するニッケル−リンめっき層であり、無電解めっき法によって形成されたものである。なお、抗菌性を有するめっき層は、前述の各軸受部品の表面全面に形成してもよいが、一部分に形成してもよい。また、めっき層を形成する軸受部品は、軸受鋼，ステンレス鋼等の金属材料で構成されていることが好ましい。
【００１２】
抗菌性を有するめっき層を有しているため、転がり軸受は優れた抗菌性を有しており、しかも抗菌性の持続性が長い。よって、例えば食品用機械，製薬機械，医療・衛生用機器等のような菌の繁殖を嫌う環境下において好適に使用可能である。また、めっきは低コストで行うことができるので、転がり軸受の製造コストが低い。
めっきの方法は特に限定されるものではないが、無電解めっき法が好ましい。無電解めっき法であれば、被めっき部材が複雑な形状を有していても、ムラ無くめっき層を形成することができる。また、処理温度が１００℃以下という比較的低温であるため、特別な処理装置を必要としない。さらに、種々の材質の被めっき部材に対してめっきを施すことが可能であるため、材質の選択肢が広い。
【００１３】
以下に、無電解めっき法によるニッケル−リンめっき層について説明する。無電解めっき法によるニッケル−リンめっき層は、ニッケル８７〜９２質量％とリン８〜１３質量％とからなり、耐食性，耐薬品性が優れていることに加えて、表面硬さが高く耐摩耗性に優れている。
抗菌剤を含有するニッケル−リンめっき層を形成するためには、めっき処理において、抗菌剤と１種以上の表面活性剤とを混合したニッケル−リン合金めっき液（以降は「めっき液」と記す）を使用する。抗菌剤は、多くの場合は非常に微細な粒子であり、かさ比重が小さいので、めっき液と混合しにくい。一方、めっき液と混合されると、比重が水よりも大きいために沈澱しやすい。このようなことから、抗菌剤をめっき液中に十分に分散混合させ、めっき処理中に抗菌剤が沈澱しないようにするために、めっき液に表面活性剤を添加するのである。さらに、めっき液を撹拌しながらめっき処理を行えば、抗菌剤がより十分に混合され、さらに沈澱も生じにくい。
【００１４】
表面活性剤には、以下のような条件，性能が要求される。まず、第一に、めっき液中の金属が被めっき部材の表面に析出してめっき層を形成する際に、抗菌剤がめっき層中に均一に含有される必要がある。第二に、めっき液中の金属の析出に対して悪影響を及ぼさないことが必要である。第三に、約１００℃というめっき処理温度においても表面活性剤としての機能を維持し、且つ、めっき処理に必要な時間はめっき液を安定した状態に維持できる必要がある。
【００１５】
このような条件，性能を満たす表面活性剤としては、非イオン表面活性剤，陰イオン表面活性剤，陽イオン表面活性剤等があげられるが、使用する抗菌剤の特性に合わせて、前述の３種の表面活性剤のうち２種又は３種を適宜組み合わせて使用するとよい。例えば、銀イオン系の抗菌剤を使用する場合には、非イオン表面活性剤と陰イオン表面活性剤とを１：１〜１：５の比率で混合したものが好ましく、酸化チタン系の抗菌剤を使用する場合には、ケイ酸塩化合物が好ましい。
【００１６】
抗菌剤の種類は特に限定されるものではないが、銀，チタン，コバルト，銅，スズ，亜鉛，及びこれらのうち少なくとも１種を含有する金属化合物（例えば酸化チタン）が好ましい。ニッケル−リンめっき層中の抗菌剤の含有量は、１質量％以上２０質量％以下が好ましい。１質量％未満であると抗菌性が不十分となり、２０質量％超過であるとニッケル−リンめっき層の強度が不十分となって摩耗が生じやすくなる。
ニッケル−リンめっき層の厚さは、１μｍ以上２０μｍ以下が好ましい。１μｍ未満であると、抗菌剤の量が不十分となって、抗菌性の持続性が不十分となるおそれがある。一方、２０μｍ超過であると、ニッケル−リンめっき層を形成するために必要な時間が長くなることに加えて、厚さの精度が不十分となるおそれがある。
【００１７】
次に、無電解めっき法によるニッケル−リンめっき層の形成方法について説明する。まず、表面活性剤を用意する。表面活性剤としては、例えば、非イオン表面活性剤と陰イオン表面活性剤とを１：３〜１：７の比率で混合したもの、非イオン表面活性剤と陽イオン表面活性剤とを１：４〜１：１０の比率で混合したもの、あるいは、これらの混合表面活性剤の両方を混合したものがあげられる。
【００１８】
めっき液１Ｌ当たり１〜１０ｍＬの表面活性剤を添加してよく撹拌した後に、抗菌剤を加える。抗菌剤の添加量は、繁殖を防止したい菌の種類によっても異なるが、めっき液１Ｌ当たり２〜１０ｇである。
このめっき液を約１００℃に加熱したら、前処理（汚れや錆の除去等）を施した被めっき部材を浸漬し、所定の時間めっき処理を施す。このようなめっき処理の際には、形成されるめっき層の厚さを均一にするために、めっき液の撹拌を行うとともに、被めっき部材をめっき液中で移動させること及び移動時の姿勢制御を行うことが好ましい。
【００１９】
抗菌剤がコバルトである場合を例に、さらに具体的に説明すると、抗菌剤としてコバルト超微粒子（平均粒径１μｍ）をめっき液１Ｌ当たり５ｇ使用し、表面活性剤として非イオン表面活性剤と陰イオン表面活性剤とを１：３〜１：７の比率で混合したものを適量使用する。めっき液１Ｌ中にはニッケルが５．５ｇ含まれているので、コバルトがニッケル−リンめっき層中に取り込まれる率を１０％と仮定すると、ニッケル５．５ｇに対してコバルト０．５ｇが含有されることとなる。
【００２０】
〔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。図１の転がり軸受とほぼ同様の構成の転がり軸受において、無電解めっき法によって形成されたニッケル−リンめっき層の厚さと、ニッケル−リンめっき層に含有される抗菌剤の種類及び量とを、表１に示すように種々変更したものを用意して、その抗菌性及び耐久性を評価した。なお、これらの転がり軸受の内輪，外輪，及び玉はステンレス鋼ＳＵＳ４４０Ｃで構成されており、保持器及び密封装置（シールド）はステンレス鋼ＳＵＳ３０４で構成されている。そして、これらの転がり軸受は、内輪，外輪，玉，保持器，及び密封装置の全てに、抗菌剤を含有するニッケル−リンめっき層を備えている。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
〔抗菌性の評価方法について〕
抗菌性は以下のようにして評価した。転がり軸受を滅菌したシャーレに入れ、転がり軸受の表面に菌液０．５ｍＬを散布し、さらに転がり軸受の上にポリエステルフィルムを載置した。使用した菌液は、普通ブイヨン培地をリン酸緩衝溶液で５００倍に希釈し、大腸菌（Escherichia coli  ＩＦ０３９７２）を１ｍＬ当たり１．０×１０5 〜１．５×１０5 個となるように均一に分散させたものである。このシャーレを温度４０℃，相対湿度９０％の雰囲気に２４時間放置した後、ポリエステルフィルムを取り出してＳＣＤＬＰ培地液１０ｍＬで洗い流し、ポリエステルフィルムに付着した大腸菌をＳＣＤＬＰ培地液に移した。そして、ＳＣＤＬＰ培地液に含まれている大腸菌の数を、ＳＡ培地を用いた寒天平板培養法で測定した。
【００２３】
得られた大腸菌の数（Ａ）と、使用した菌液０．５ｍＬに含まれていた大腸菌の数（Ｂ）との比（Ａ／Ｂ）を算出し、この比によって抗菌性を評価した。結果を表１に示す。なお、表１には、比較例１の転がり軸受の前記比を１０００とした場合の相対値を、抗菌特性値として示してある。この抗菌特性値が小さいほど、抗菌性が優れていることを意味する。
【００２４】
〔耐久性の評価方法について〕
耐久性は以下のようにして評価した。日本精工株式会社製の軸受回転試験機に転がり軸受を装着し、ラジアル荷重を負荷しつつイオン交換水中で回転試験（内輪回転）を行った。そして、転がり軸受の振動値が初期値の３倍に上昇するまでの総回転数を、その転がり軸受の寿命とした。回転試験の条件は以下の通りである。
・雰囲気温度  ：常温
・ラジアル荷重：４９Ｎ
・回転速度    ：２００ｒｐｍ
・潤滑条件    ：無潤滑
【００２５】
結果を表１に示す。なお、表１に示した各転がり軸受の寿命は、比較例１の転がり軸受の寿命を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１〜４の転がり軸受は、抗菌性及び耐久性がともに優れていた。これに対して、比較例１の転がり軸受は、ニッケル−リンめっき層に抗菌剤が含有されていないため、抗菌性がほとんどなかった。また、比較例２の転がり軸受は、ニッケル−リンめっき層が薄いため、抗菌性が不十分であった。さらに、比較例４の転がり軸受は、ニッケル−リンめっき層に含有されている抗菌剤が少量であるため、抗菌性が不十分であった。さらに、比較例３の転がり軸受は、優れた抗菌性を有しているものの、ニッケル−リンめっき層が厚すぎるため、寿命が不十分であった。さらに、比較例５の転がり軸受は、優れた抗菌性を有しているものの、ニッケル−リンめっき層に含有されている抗菌剤が多すぎるため、ニッケル−リンめっき層の強度が低く寿命が不十分となった。
【００２６】
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、本実施形態においては転動装置の例として深溝玉軸受をあげて説明したが、本発明は、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、本発明は、転がり軸受に限らず、他の種類の様々な転動装置に対して適用することができる。例えば、ボールねじ，リニアガイド装置，直動ベアリング等である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の転動装置は、菌の繁殖を嫌う環境下において好適に使用可能である。例えば、食品用機械，製薬機械，医療・衛生用機器等に好適に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態である転がり軸受の構造を示す部分縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１        内輪
１ａ      軌道面
２        外輪
２ａ      軌道面
３        玉
４        保持器
５        密封装置
【図１】
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