(57)【要約】【課題】  優れた抗菌性を長期にわたって維持可能な転動装置を提供する。【解決手段】  内輪１と、外輪２と、内輪１及び外輪２の軌道面の間に転動自在に配設された複数の玉４と、玉４を転動自在に保持する保持器５と、外輪２の内周面に取り付けられる１対のシール部材６と、を備える転がり軸受において、保持器５を抗菌剤を含有する樹脂で構成し、シール部材６の金属板６ｂに接着する有機物部６ａを抗菌剤を含有するゴムで構成する。【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、前記両軌道面の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転動装置において、
抗菌剤を含有するゴム又は樹脂からなる有機物部を備えた部品を、さらに備えることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
前記有機物部は、前記抗菌剤を担体に保持させた状態で含有するものであることを特徴とする請求項１に記載の転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は転動装置に関し、特に抗菌性に優れた転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、病院等での院内感染やＯ１５７による食中毒等、菌の繁殖による病気の蔓延が問題になることがある。
しかし、従来の転動装置においては、分注機等の医療機器や食品製造設備等に使用されるものであっても、特に衛生面での対策はとられていないのが実情である。従って、例えば医療機器に使用されている転動装置に薬液等が接触することにより、転動装置内部に雑菌が浸入、繁殖したり、さらには転動装置内部で繁殖した菌が転動装置の稼動により潤滑剤等とともに飛散し、環境（気体雰囲気）を汚染したりすることが考えられた。このため、転動装置には、菌の浸入や繁殖を防止可能である等衛生面でも高品質であることが要求されるようになってきている。
【０００３】
菌の繁殖を嫌う環境下での用途に好適な転がり軸受に関しては、例えば特許文献１に開示されている。この公報には、抗菌性を有する金属又は金属化合物の薄膜を、軸受部品の使用環境と接する面にコーティングする技術が記載されている。すなわち、菌は金属表面には繁殖し難く、ゴムや樹脂等の有機物質に繁殖しやすいことから、シール部材等のゴムや樹脂からなる軸受部品の使用環境と接する面に、上記薄膜をコーティングすることにより、菌の繁殖の抑制を図っている。この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、これらの少なくとも１種を含有する金属化合物が挙げられている。また、上記薄膜を形成する方法として、イオン蒸着薄膜形成法又はヘリカルスパッタリング法が記載されている。
【特許文献１】特開平９−２２９０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報に記載の方法には、抗菌性能の大きさ及び持続性の点で改善の余地がある。また、イオン蒸着薄膜形成法及びヘリカルスパッタリング法は真空システムを使用するため、コストの点でも改善の余地がある。
本発明はこのような従来技術の問題点に着目してなされたものであり、優れた抗菌性を長期にわたって維持可能な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】
【０００５】
本発明の請求項１による転動装置によれば、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、前記両軌道面の間に転動自在に配設された複数の転動体と、を備える転動装置において、抗菌剤を含有するゴム又は樹脂からなる有機物部を備えた部品を、さらに備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の請求項２による転動装置は、請求項１において、前記有機物部は、前記抗菌剤を無機担体に保持させた状態で含有するものであることを特徴とする。
一般に、菌は、金属表面には繁殖しにくく、例えば転動装置のシール部材等を構成するゴムや保持器等を構成する樹脂等の有機物質には繁殖しやすい。したがって、本発明のように、転動装置の部品のゴム又は樹脂からなる部分を、抗菌性を有する金属又は金属化合物等の抗菌剤を含有するゴム又は樹脂で構成することにより、効率よく菌の繁殖を抑制して、環境の汚染を防止することが可能になる。
【０００７】
なお、従来の転動装置の構成部品のように、抗菌性を有する金属や金属化合物からなる薄膜で表面をコーティングした場合にも抗菌性能を得ることができるが、比較的短い時間で抗菌性能が損なわれる場合がある。これに対して、本発明では、この保持器やシール等の部品の少なくとも一部を構成する樹脂又はゴムの全体に抗菌剤を含有させているので、表面の摩耗等により抗菌性能を損なうことがなく、長期に渡って抗菌性能を維持することができる。
【０００８】
本発明で好ましく用いられる樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアリーレンサルファイド樹脂（ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、及び、各種フッ素樹脂等が挙げられる。
フッ素樹脂としては、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を例示できる。
【０００９】
また、本発明で使用可能なゴムとしては、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等を例示できる。
抗菌剤としては、（１）銀、銅、亜鉛、又はこれらの金属のうちの少なくとも１種を含有する金属化合物（２）銀、銅、又は亜鉛を無機系担体に担持させた無機系抗菌剤、（３）アルミナ、（４）有機系抗菌剤（イソチアゾリン系、安息香酸系）、（５）ヨウ素化合物が挙げられる。
【００１０】
（２）に分類される無機系抗菌剤としては、銀、銅、又は亜鉛を、リン酸ジルコニウム、ゼオライト、ハイドロキシアパタイト、リン酸塩ガラス、リン酸塩セラミックスに担持させたものが好ましい。
（３）に分類される抗菌剤を用いる場合には、アルミナとともにアルカリ化合物を添加することによって、抗菌力を格段に向上させることができる。このアルカリ化合物としては、アルカリ金属（Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ｒｂ，Ｃｓ等）、アルカリ土類金属（Ｂｅ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ等）、及びこれらの化合物（水酸化物、炭酸塩、炭酸水素塩、カルボン酸塩、シュウ酸塩、フェノールとの塩、アルコキシド等）、アミン化合物、４級アンモニウム化合物が挙げられる。これらの中で、耐水性の観点からはアミン化合物を使用することが好ましい。このアミン化合物の例としては、アルキル１級アミン類（メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、ミリスチルアミン、パルミチルアミン、ステアリルアミン、ココナットアミン、牛脂アミン等）、アルキル２級アミン類（ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、シブチルアミン、ジオクチルアミン、ジデシルアミン、ジラウリルアミン、ジミリスチルアミン、ジパルミチルアミン、メチルステアリルアミン、ジステアリルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、Ｎ，Ｎ´−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ´−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン等）、アルキル３級アミン（トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、トリオクチルアミン、ジメチルオクチルアミン、ジメチルデシルアミン、ジメチルラウリルアミン、ジメチルミリスチルアミン、ジメチルパルミチルアミン、ジメチルステアリルアミン、ジラウリルモノメチルアミン、トリオクチルアミン等）、ポリアミン類（ステアリルプロピレンジアミン、牛脂プロピレンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘキサメチレンテトラミン等）、アルカノールアミン類（エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等）、ピリジン類（ピリジン、ピコリン、エチルピリジン、プロピルピリジン、ブチルビリジン、ルチジン、トルイジン、メチルエチルピリジン、ジエチルピリジン、メチルブチルビリジン、ジプロピルピリジン、炭素数８〜２０のアルキルピリジン、メチルエチルプロピルピリジン、ピコリンアミド、インニコチンアミド、アミノピリジン、ジアミノピリジン、トリアミノピリジン、アミノメチルピリジン、アミノエチルピリジン、アミノプロピルピリジン、アミノジメチルピリジン、ジアミノメチルピリジン、ジピリジル、２，２´−ジピリジルアミン、４−ジメチルアミノピリジン、４−ピロリジノピリジン、４−ピペリジノピリジン、ヒドロキシピリジン、ジヒドロキシピリジン、ヒドロキシメチルピリジン、クロロピリジン、シアノピリジン、ピリジンメタノール、ピリジンジメタノール、ピリジンエタノール、メチルピリジンエタノール、２−（２−ピリジル）−１，３−プロパンジオール、２−ヒドロキシメチル−２−（４−ピリジル）−１，３−プロパンジオール、メトキシエチルピリジン、アミノメチルピリジン、ピリジルアセトン、ビス−２−ピコリルアミン、アルキルアミノメチルピリジン、フェニルピリジン、ベンジルピリジン、キノリン、シクロペンテノピリジン、１，３−ジ（４−ピリジル）プロパン、２，４，６−トリ（４−ピリジル）−ｓ−トリアジン等）、アミノ基を有するポリマー（ビニルピリジンポリマー、ポリヘキサメチレンピグアナイド、ポリアリルアミン、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート等）が挙げられる。その他に、アニリン類、モルホリン類、グアニジン類、ピグアニド類等も用いることができる。これらのアミン化合物の中でも、耐水性の観点からは、炭素数が６以上のアミン化合物がより好ましく、塩基性の強い第１級アミン、第２級アミン及び第３級アミンがさらに好ましい。
【００１１】
これらの抗菌剤を単独で、又は２種類以上を組み合わせて、ゴム又は樹脂に添加する。これらの抗菌剤は、実用量では人畜無害であり、水により流失せず、金属を腐食せず、無臭であり、ゴム又は樹脂に練り込むことができる程度の耐熱性を有する。
樹脂又はゴム中の抗菌剤の含有率は、０．３質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。抗菌剤の含有率が０．３質量％未満であると、各種菌の繁殖を防止、抑制する効果が実質的に得られない。また、抗菌剤の含有率が３０質量％を超えると、転動装置の構成部品として必要な、機械的強度、耐摩耗性、硬さ、耐衝撃性が不十分となる。樹脂又はゴム中の抗菌剤のより好ましい含有率は、０．５質量％以上２５質量％以下であり、さらに好ましい含有率は０．８質量％以上２０質量％以下である。
【００１２】
また、樹脂又はゴム中に抗菌剤を均一分散させるために、抗菌剤を予め微細な担体（無機質の粒子、繊維等）に吸着、保持させた状態で、樹脂又はゴム中に配合してもよい。
この無機質の粒子としては、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ゼオライト、シリカ、ケイソウ土、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム（リン酸カルシウムハイドロキシアパタイト、リン酸３カルシウム等）等が使用できる。
【００１３】
繊維としては、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、カーボンウィスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウィスカー、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウィスカー、窒化アルミニウムウィスカー、ウォラストナイト等を用いることができる。この繊維に保持させる抗菌剤としては、上述の（１）〜（４）に分類される抗菌剤が挙げられ、これらを単独で、又は２種類以上を組み合わせて、繊維に保持させる。抗菌剤を繊維に保持させる方法としては、抗菌剤の分散液を繊維の表面から内部に浸透させる方法、繊維の表面に抗菌剤をコーティングする方法、紡糸時に抗菌剤を添加することによって原糸そのものの中に含ませる方法等が挙げられる。また、抗菌剤を保持する繊維は、抗菌繊維として市販もされているため、容易に入手可能である。
【００１４】
また、機械的強度、耐熱性、寸法安定性、耐摩耗性などを向上させるために、ゴム又は樹脂には、上記抗菌剤を保持させる繊維等とは別に、さらに繊維状充填材や固体潤滑剤を配合してもよい。繊維状充填材としては、ホウ酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、カーボンウィスカー、アラミド繊維、芳香族ポリイミド繊維、液晶ポリエステル繊維、グラファイトウィスカー、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、炭化ケイ素ウィスカー、窒化ケイ素ウィスカー、アルミナウィスカー、窒化アルミニウムウィスカー、ウォラストナイト等を用いることができる。固体潤滑剤としては、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）粉末、層状の結晶構造を有するアミノ酸化合物（Ｎ−ラウロ・Ｌ−リジン）、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、六方晶室化ホウ素（ｈＢＮ）、フッ素雲母、フッ化黒鉛、フッ化ピッチ、黒鉛等が例示できる。
【００１５】
なお、本発明の目的を損わない範囲内で、各種添加剤を配合してもよい。この添加剤としては、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、光保護剤、難燃剤、帯電防止剤、流動性改良剤、非粘着性付与剤、結晶化促進剤、増核剤、顔料、染料等が挙げられる。これらを単独で、又は２種類以上を組み合わせて添加することにより、より好適な潤滑特性が得られる。
【００１６】
ゴム又は樹脂に対して抗菌剤（必要に応じて、固体潤滑剤、繊維状充填材、各種添加材）を含有させる方法としては、ゴム又は樹脂と抗菌剤を別々に溶融混練する方法や、予め各材料をヘンシェルミキサー、タンブラー、リボンミキサー、ボールミル等の混合機で予備混合した後に、溶融混合機へ供給する方法が例示できる。
溶融混合機としては、単軸又は２軸押し出し機、混練ロール、加圧ニーダー、バンバリーミキサー、ブラベンダープラストグラフ等の公知の溶融混練装置が使用できる。溶融混練する際の温度は、ゴム又は樹脂の溶融が十分進行し且つ分解しない温度の範囲内で適宜選定すればよい。
【００１７】
ここで、本発明の転動装置としては、転がり軸受、リニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじ装置等が挙げられる。この場合において、内方部材は、転動装置がリニアガイドであれば案内レールに相当し、同じくリニアベアリングであれば軸に相当し、同じくボールねじ装置であればねじ軸に相当する。また、外方部材は、転動装置がリニアガイドであればスライダに相当し、同じくリニアベアリングであれば外筒に相当し、同じくボールねじであればナットに相当する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の転動装置によれば、構成部品のゴム又は樹脂に抗菌剤を配合したので、優れた抗菌性能が長期にわたって維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る転がり軸受の断面図である。図１の転がり軸受は、ステンレス鋼からなる内輪（内方部材）１及び外輪（外方部材）２と、同じくステンレス鋼からなる玉（転動体）４と、樹脂からなる保持器５と、ゴムからなる有機物部６ａと金属板６ｂとからなるシール部材６（詳細な構成を矢印Ｙで指す丸囲み内の拡大断面図にも示す）と、を備えている。
【００２０】
そして、本実施形態において保持器５を構成する合成樹脂には、抗菌剤が練りこまれている。また、シール部材６の有機物部６ａは、その一端で外輪２の内周面に取り付けられ、加硫接着された金属板６ｂに補強されつつ他端が内輪１の外周面との接触位置まで延びて、内輪１及び外輪２の間の空隙を密封するものであるが、本実施形態においてこの有機物部６ａを構成するゴムには抗菌剤が練りこまれている。このため、本実施形態に係る転がり軸受は、抗菌性に優れている。
【００２１】
なお、本発明の転がり軸受は、上述のような転がり軸受の構造、軸受部品の具体的な構成、形状及び材料、ゴム又は樹脂からなる部分の形状又は材料等に限定されず、発明の目的を損なわない範囲で、種々の応用、変形を加えることが可能である。例えば、保持器５やシール部材６のいずれかをゴム又は樹脂でなくステンレス鋼等で構成してもよい。また、軸受内部にグリース、潤滑油等の潤滑剤を充填しても良く、この場合の潤滑剤の種類等は特に限定されないが、抗菌性を有する潤滑剤を用いることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、転がり軸受への適用に限定されず、上述のようにリニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじ等にも適用可能である。例えば、リニアガイド、リニアベアリング、及び、ボールねじのシール部材の有機物部を抗菌剤を含有するゴム又は樹脂で構成してもよい。あるいは、例えば、ボールねじのボール（転動体）間に介装されるリテーニングピースを抗菌剤を含有する樹脂で構成してもよい。
［抗菌性の評価試験について］
次に、本発明の転がり軸受について、その抗菌効果を確認するための試験を行ったので説明する。
【００２３】
試験軸受は、図１と同様の転がり軸受であり、各軸受部品は表１に示すような材料で構成した。
本抗菌性の評価試験は上記試験軸受を用いて次のようにして行った。まず、試験軸受を滅菌シャーレに入れ、軸受表面に菌液０．５ｍｌを散布した後、その上にポリエステルフィルムを被せた。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。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、この希釈液中に大腸菌（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。
【００２４】
次に、上記雰囲気に２４時間放置されたシャーレ内のフィルムを、ＳＣＤＬＰ培地液１０ｍｌで洗うことにより、このフィルムに付着した大腸菌をＳＣＤＬＰ培地液に移した。そして、この液体に含まれている大腸菌の数を、ＳＡ培地（標準寒天培地）を用いた寒天平板培養法で調べた。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に含まれていた大腸菌の数（Ｂ）とを用い、両者の比（Ａ／Ｂ）を算出し、比較例１についての比（Ａ／Ｂ）を１０００とした場合の相対値を抗菌特性値として表１に示した。抗菌特性値（相対値）が小さいほど抗菌性能が高いことを意味する。
【００２５】
【表１】
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表１に示すように、本発明の実施例１〜３は、いずれの場合も抗菌特性値がシール部材６及び保持器５に抗菌剤を含有していない比較例１の抗菌特性値よりも小さく、優れた抗菌性を有することが確認された。一方、比較例２は、抗菌剤を含有しているもののゴム又は樹脂中の含有率が０．２質量％と小さいので、十分な抗菌性が得られなかったことが分かる。
【００２６】
図２は、図１と同様の転がり軸受について、さらに行った抗菌性の評価試験の結果を示すグラフである。本試験では、保持器５をＥＴＦＥで構成し、シール部材６の有機物部６ａをニトリルゴムで構成し、内輪１、外輪２及び玉４をＳＵＳ４４０Ｃで構成するとともに、ＥＴＦＥ及びニトリルゴムに種々の含有量の抗菌剤（銀）を添加して種々の試験軸受を作製し、そのそれぞれについて抗菌性特性値を上述と同様にして求めた。同図に示すように、ＥＴＦＥ及びニトリルゴム中の抗菌剤の含有量が０．３質量％以上であると、抗菌特性値が格段に優れた値となることが確認された。
［耐久試験について］
次に、各軸受部品を表１に示す材料で構成し、上記抗菌性の評価試験に用いたものと同様にして作製された転がり軸受について、耐久試験を行ったので説明する。
【００２７】
本試験は、日本精工株式会社製の軸受回転試験機を用い、試験軸受の外輪２を軸受回転試験機に固定し、軸受回転試験機のモーターの駆動により、下記の回転試験条件下、イオン交換水中で内輪１を回転させることにより行い、振動値を基準とした軸受寿命を評価した。この軸受寿命は、試験軸受に生じるラジアル振動を回転試験中に常時測定し、この振動値が初期値の３倍以上となった時点で試験を中止し、それまでの総回転数を寿命とした。なお、全ての試験軸受について、潤滑油及びグリースによる潤滑は行わなかった。
回転試験条件は以下の通りである。
雰囲気圧力：大気圧
雰囲気温度：常温
ラジアル荷重：４９Ｎ
回転速度：２００ｒｐｍ
試験結果は、比較例１の寿命を１とした時の相対値を軸受耐久性として表１に示した。
【００２８】
表１に示すように、本発明の実施例１〜３は、いずれの場合も軸受耐久性がシール部材６及び保持器５に抗菌剤を含有していない比較例１と略同様の値であり、抗菌剤を含有した場合でも軸受の寿命は維持されることが確認された。
一方、比較例３については、優れた抗菌性を示したものの、抗菌剤の含有率が３５質量％と大きく、保持器５の強度が低下したため、軸受耐久性が不十分であることが確認された。このことから、ゴム又は樹脂中の抗菌剤の含有量は、０．３質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。
【００２９】
また、図２に、さらに行った耐久試験の結果を示す。本試験では、保持器５をＥＴＦＥで構成し、シール部材６の有機物部６ａをニトリルゴムで構成し、内輪１、外輪２及び玉４をＳＵＳ４４０Ｃで構成するとともに、ＥＴＦＥ及びニトリルゴムに種々の含有量の抗菌剤（銀）を添加して種々の試験軸受を作製し、そのそれぞれについて軸受耐久性を上述と同様にして求めた。同図に示すように、ＥＴＦＥ及びニトリルゴム中の抗菌剤の含有量が３０質量％を超えると軸受耐久性が不十分であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、特に、食品機械、製薬機械、医療あるいは衛生機器等の菌の繁殖を嫌う環境下での用途に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態にかかる転がり軸受の断面図である。
【図２】抗菌性の評価試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１     内輪
２     外輪
４      玉
５      保持器
６      シール部材
６ａ    有機物部
６ｂ    金属板
【図１】
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【図２】
2005337454.tif 000005