(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の摺動部品を突き合わせてシールするメカニカルシール装置であって、
各摺動部品が、摺動面を有する摺動部品であって、
前記摺動面となる基材上には、樹脂層が形成されており、
前記樹脂層は、第１樹脂と、前記第１樹脂よりも高い融点を有する第２樹脂と、を含有し、
前記樹脂層は、その表面に複数の気孔部を有し、かつ、前記気孔部内には、フッ素化オイルが含有され、
前記樹脂層の気孔部は、前記樹脂層を前記第１樹脂の融点以上、前記第２樹脂の融点未満の温度で加熱することにより形成される気孔部であって、かつ、
前記樹脂層を研磨することにより、前記樹脂層の表面に露出した気孔部であり、
前記第１樹脂が、四フッ化エチレン樹脂およびその変性物の両方またはいずれか一方であり、前記第２樹脂が、ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂の両方またはいずれか一方であり、
前記樹脂層全体１００重量％に対する、前記第１樹脂の含有量が５〜５５重量％であり、
前記樹脂層の表面全体１００％に対する気孔部の存在割合である気孔率は、面積比で、１〜１０％であることを特徴とするメカニカルシール装置。
【請求項２】
前記第１樹脂として、四フッ化エチレン樹脂を使用する場合に、四フッ化エチレン樹脂は、一定の粒度を有する粒子の状態として、溶媒に分散させることにより、樹脂層形成用溶液を調製し、
前記樹脂層形成用溶液を、前記摺動面となる部分に、コーティングし、このコーティングした樹脂層形成用溶液に含有されていた溶媒を除去することにより、加熱前の前記樹脂層を得て、
前記樹脂層を加熱することで、前記第１樹脂を選択的に溶融させることにより、溶融した第１樹脂と、固体状態の第２樹脂との間に、気孔部を発生させ、前記気孔部を、前記樹脂層内部全体に渡って、複数形成する請求項１に記載のメカニカルシール装置。
【請求項３】
前記樹脂層の厚みは、１０〜３０μｍである請求項１または２に記載のメカニカルシール装置。
【請求項４】
前記基材の表面のうち、少なくとも摺動面となる部分には、凹凸が形成してある請求項１〜３のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
【請求項５】
前記フッ素化オイルが、炭素原子、フッ素原子、酸素原子からなるパーフルオロポリエーテルおよびその変性物の両方またはいずれか一方である請求項１〜４のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
【請求項６】
前記基材が、カーボン、炭化ケイ素、カーボンと炭化ケイ素との複合材料、およびセラミック材料から選択される１種である請求項１〜５のいずれかに記載のメカニカルシール装置。
【請求項７】
基材上の摺動面となる部分に、第１樹脂と、前記第１樹脂よりも高い融点を有する第２樹脂と、を含有する樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層を、前記第１樹脂の融点以上、前記第２樹脂の融点未満の温度で加熱し、前記第１樹脂を溶融させて、前記樹脂層内に複数の気孔部を形成する工程と、
前記樹脂層の表面を研磨して、複数の前記気孔部のうち少なくとも一部を表面に露出させる工程と、
前記露出した気孔部に、フッ素化オイルを含油させる工程と、を有し、
前記第１樹脂が、四フッ化エチレン樹脂およびその変性物の両方またはいずれか一方であり、前記第２樹脂が、ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂の両方またはいずれか一方であり、
前記樹脂層全体１００重量％に対する、前記第１樹脂の含有量が５〜５５重量％であり、
前記樹脂層の表面全体１００％に対する気孔部の存在割合である気孔率は、面積比で、１〜１０％であることを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項８】
前記フッ素化オイルが、炭素原子、フッ素原子、酸素原子からなるパーフルオロポリエーテルおよびその変性物の両方またはいずれか一方である請求項７に記載の摺動部品の製造方法。
【請求項９】
前記基材が、カーボン、炭化ケイ素、カーボンと炭化ケイ素との複合材料、およびセラミック材料から選択される１種である請求項７または８に記載の摺動部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部品およびその製造方法、ならびにこの摺動部品を有するメカニカルシール装置に関し、さらに詳しくは、耐腐蝕性を有し、耐摩耗性に優れ、乾燥潤滑条件下においても、摺動時の鳴きの発生および摺動面の摩耗を有効に防止することができる摺動部品およびその製造方法、ならびにこの摺動部品を有するメカニカルシール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
メカニカルシール装置は、一対の摺動部品が、それぞれのシール面を介して、密接摺動することにより、流体を密封するものである。そのため、このメカニカルシール装置に用いられる摺動部品としては、低摩擦性および耐摩耗性に優れた材料が選択されている。特に、摺動面間に、流体潤滑膜が供給されない無潤滑状態で摺動される摺動部品には、優れた自己潤滑性および耐摩耗性が求められている。このような無潤滑状態で摺動される摺動部品としては、従来から、たとえば、カーボン材料や、各種材料（たとえば、黒鉛、ガラス繊維、炭素繊維、金属粉等）を骨材として配合した四フッ化エチレン樹脂材料が用いられている。【０００３】
一方で、上記摺動部品を構成する材料として、カーボン材料を使用した場合には、真空中、還元ガス中、あるいは露点温度の低い乾燥空気中等の雰囲気においては、カーボンの潤滑性が失われてしまうため、著しく摩耗してしまう場合がある。【０００４】
また、上記摺動部品を構成する材料として、骨材を配合した四フッ化エチレン樹脂材料を使用した場合においても、カーボン材料と比較して、上記各雰囲気による影響は比較的小さくなるものの、依然として摩耗が発生してしまう。【０００５】
特に、食品や医薬品の製造過程で使用される撹拌機等においては、衛生面や、製品の特性への影響という観点から、異物の侵入を極力防止する必要がある。そのため、このような撹拌機等に使用されるメカニカルシール装置には、製品への摩耗粉（異物）の混入を極力防止するため、無潤滑の状態においても、摺動部品の摩耗を極めて少なくすることが求められている。【０００６】
そのため、摩耗粉の発生を少なくするために、このような骨材を配合した四フッ化エチレン樹脂からなる摺動部品において、配合する骨材の種類や配合比率に関してさまざまな検討が加えられ、耐摩耗性の向上が図られている（たとえば、特許文献１）。【０００７】
しかしながら、骨材を配合した四フッ化エチレン樹脂摺動材料においては、その潤滑性を維持するためには、耐摩耗性の低い四フッ化エチレン樹脂の含有量を７０％未満とすることは困難であり、したがって、耐摩耗性の向上には限界があった。そのため、上記のような食品や医薬品等の製造過程で使用される各種機器の摺動部品として使用することができなかった。【０００８】
一方、近年では、カーボン等の自己潤滑物質を配合したセラミックスや金属材を、無潤滑での摺動部品として使用する場合もあるが、真空状態、加圧状態といった条件が、繰り返される場合は、摺動面の「かじり」や潤滑不良に起因する鳴き音等が発生し、また、摩耗粉の発生も起こっていた。そのため、摺動面に溝を設けることにより、摺動時において、摺動面間に気体膜が形成されるようにし、摺動部品の負担を軽減する試みもなされている（たとえば、特許文献２）。しかしながら、このように摺動面に溝を設けた場合においても、低速回転条件や、上述のように真空状態、加圧状態が繰り返される条件においては、十分な効果が発揮されていなかった。  
【特許文献１】特開２００１−２６７９２号公報
【特許文献２】特開平５−６０２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、耐腐蝕性を有し、潤滑油または液体の存在しない雰囲気や、潤滑性が期待できないような乾燥潤滑条件下においても、摺動時の鳴きの発生を有効に防止することができ、しかも、耐摩耗性に優れ、摩耗粉の発生の極めて少ない摺動部品およびその製造方法を提供することである。さらに、本発明は、このような摺動部品を有し、乾燥潤滑条件下においても、好適に使用可能なメカニカルシール装置を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る摺動部品は、
摺動面を有する摺動部品であって、
前記摺動面となる基材上には、樹脂層が形成されており、
前記樹脂層は、その表面に複数の気孔部を有し、かつ、前記気孔部内には、フッ素化オイルが含有されていることを特徴とする。【００１１】
本発明の摺動部品において、好ましくは、前記樹脂層は、第１樹脂と、前記第１樹脂よりも高い融点を有する第２樹脂と、を含有する。【００１２】
本発明の摺動部品において、好ましくは、
前記樹脂層の気孔部は、前記樹脂層を前記第１樹脂の融点以上、前記第２樹脂の融点未満の温度で加熱することにより形成される気孔部であって、かつ、
前記樹脂層を研磨することにより、前記樹脂層の表面に露出した気孔部である。【００１３】
本発明の摺動部品において、好ましくは、
前記第１樹脂が、四フッ化エチレン樹脂およびその変性物の両方またはいずれか一方であり、前記第２樹脂が、ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂の両方またはいずれか一方であり、
前記樹脂層全体１００重量％に対する、前記第１樹脂の含有量が５〜５５重量％である。
【００１４】
本発明の摺動部品において、好ましくは、前記フッ素化オイルが、炭素原子、フッ素原子、酸素原子からなるパーフルオロポリエーテルおよびその変性物の両方またはいずれか一方である。
【００１５】
本発明の摺動部品において、好ましくは、前記基材が、カーボン、炭化ケイ素、カーボンと炭化ケイ素との複合材料、およびセラミック材料から選択される１種である。【００１６】
本発明の摺動部品の製造方法は、
基材上の摺動面となる部分に、第１樹脂と、前記第１樹脂よりも高い融点を有する第２樹脂と、を含有する樹脂層を形成する工程と、
前記樹脂層を、前記第１樹脂の融点以上、前記第２樹脂の融点未満の温度で加熱し、前記第１樹脂を溶融させることで樹脂の収縮およびわずかな流動が発生し、主に前記第１樹脂と前記第２樹脂との界面、および前記樹脂層内に複数の気孔部を形成する工程と、
前記樹脂層の表面を研磨して、複数の前記気孔部のうち少なくとも一部を表面に露出させる工程と、
前記露出した気孔部に、フッ素化オイルを含油させる工程と、を有する。【００１７】
本発明の摺動部品の製造方法において、好ましくは、
前記第１樹脂が、四フッ化エチレン樹脂およびその変性物の両方またはいずれか一方であり、前記第２樹脂が、ポリアミドイミド樹脂およびポリイミド樹脂の両方またはいずれか一方であり、
前記樹脂層全体１００重量％に対する、前記第１樹脂の含有量が５〜５５重量％である。
【００１８】
本発明の摺動部品の製造方法において、好ましくは、
前記フッ素化オイルが、炭素原子、フッ素原子、酸素原子からなるパーフルオロポリエーテルおよびその変性物の両方またはいずれか一方である。
【００１９】
本発明の摺動部品の製造方法において、好ましくは、
前記基材が、カーボン、炭化ケイ素、カーボンと炭化ケイ素との複合材料、およびセラミック材料から選択される１種である。【００２０】
本発明のメカニカルシール装置は、
一対の摺動部品を突き合わせてシールするメカニカルシール装置であって、
前記各摺動部品が、上記本発明の摺動部品または、上記本発明の製造方法により製造される摺動部品から構成される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の摺動部品によると、摺動面を、複数の気孔部を有する樹脂層で形成するとともに、この気孔部には、潤滑油としてのフッ素化オイルが、含油してある。そのため、乾燥潤滑条件下においても、摺動面の摩耗を有効に防止することができるとともに、摩耗粉の発生も極めて少なくでき、このような乾燥潤滑条件で使用されるメカニカルシール装置用の摺動部品として好適に用いることができる。【００２２】
上記気孔部に含油されるフッ素化オイルは、耐食性に優れたオイルであるため、このようなフッ素化オイルを、摺動面に含油させることにより、摺動面の耐腐蝕性を向上させることができる。【００２３】
また、本発明の摺動部品においては、好ましくは、樹脂層を、第１樹脂と、この第１樹脂よりも高い融点を有する第２樹脂とで構成し、しかも、この樹脂層を、第１樹脂の融点以上、第２樹脂の融点未満で加熱することにより、上記気孔部を形成する。そのため、第２樹脂を固体の状態としたまま、第１樹脂だけを溶融させることができ、この第１樹脂を溶融させることにより、第１樹脂と第２樹脂との界面を中心に緻密な気孔部を複数形成することができる（第１樹脂の溶融は無負荷なため大きな流動は発生しない）。【００２４】
さらに、本発明においては、樹脂層内に緻密な気孔部を形成した後に、樹脂層を研磨し、この緻密な気孔部を樹脂層表面に露出させ、露出した気孔部に上記フッ素化オイルを含油させる。そして、この含油されたフッ素化オイルは、微細な気孔部に含油されているため、この気孔部内に長期間吸着させておくことができる。そのため、本発明の摺動部品を、乾燥潤滑条件で使用した場合においても、含油されたフッ素化オイルが気孔部より流出することなく、長期間に渡り安定した使用が可能となる。【００２５】
また、本発明のメカニカルシール装置は、摺動部品として、上記特性を有する本発明の摺動部品を有するため、乾燥潤滑条件下においても好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は本発明の一実施形態に係るメカニカルシール装置の概略図である。
【図２】図２は本発明の実施例における摺動部品の摺動面の顕微鏡写真である。
【図３Ａ】図３Ａは本発明の実施例の摺動部品の摩耗状態を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは比較例の摺動部品の摩耗状態を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。  
メカニカルシール装置１ 
本発明の一実施形態に係るメカニカルシール装置１は、回転環であるシールリング２と、固定環であるフローティングシート３とが、それぞれの摺動面を介して、互いに突き合わされた構造となっている。すなわち、シールリング２と、フローティングシート３とは、シールリング２の摺動面２ａと、フローティングシート３の摺動面３ａとを介して、互いに圧接されており、両摺動面２ａ，３ａ間が、回転軸２０の回転時、非回転時に関わらずシールされる構成となっている。【００２８】
回転環であるシールリング２は、パッキン２４を介して、回転体２０に直接装着されたコンプレッションリング２１により、フローティングシート３の方向に押圧されるような構成となっている。そして、このコンプレッションリング２１の押圧力により、シールリング２は、回転軸２０の回転に伴い回転可能となっているとともに、そのシール面２ａを介して、フローティングシート３のシール面３ａと圧接されるようになっている。なお、このコンプレッションリング２１の押圧力は、支持リング２３に支持されているばね２２の弾性力により、調整可能となっている。【００２９】
一方、固定環であるフローティングシート３は、パッキン３１を介して、ハウジング３０に固定されるような構造となっており、上述のコンプレッションリング２１により押圧されたシールリング２と、摺動面３ａを介して圧接されるような構造となっている。【００３０】
シールリング２、フローティングシート３ 
本実施形態のメカニカルシール装置１において、回転側のシールリング２、および固定側のフローティングシート３は、共に、本発明の摺動部品から構成される。すなわち、シールリング２、およびフローティングシート３は、所定の材料から構成される基材を含有するとともに、それぞれの摺動面２ａ，３ａには、フッ素化オイルが含油した樹脂層が形成されている。【００３１】
基材 
本実施形態において、シールリング２およびフローティングシート３を構成する基材は、カーボン、炭化ケイ素、カーボンと炭化ケイ素との複合材料、およびセラミック材料から選択される１種であることが好ましい。【００３２】
これらの材料は、硬質性および熱伝導性が高く、熱膨張係数が低く、しかも樹脂層に含油されるフッ素化オイルとのなじみが良いという点から特に好ましい。具体的には、これらの材料は、高い硬質性を有するため、摺動時の負荷による変形が少ないため、摺動面２ａ，３ａに形成された樹脂層の変形を抑制する効果を有し、摺動面２ａ，３ａを平滑な状態に保つことできる。そのため、摺動時における摩耗を有効に防止することができる。さらに、これらの材料は、高い熱伝導性を有するため、摺動時における発熱を、速やかに拡散させることができ、焼付きなどの不具合を有効に防止することができる。【００３３】
上記カーボン材料としては、炭素質、黒鉛質のいずれでも良く、またその組成は特に限定されず、目的に応じて炭素質、黒鉛質を使い分けて用いることができる。具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、メソフェーズ、カーボンブラック等の骨材と、コールタールピッチ、合成樹脂等の結合材を主成分とし、混合、混練り、成形工程を経て１０００〜３０００℃で焼成することによって得ることができる。【００３４】
上記基材を、炭化ケイ素で構成する場合には、たとえば、炭化ケイ素粉末に、必要に応じて、溶媒や、バインダなどを添加して、所定形状に成形した後に、焼結することにより得ることができる。【００３５】
上記基材を、カーボンと炭化ケイ素との複合材料で構成する場合には、たとえば、カーボン基材を所定形状に加工した後、Ｓｉと高温で反応させることによって、カーボン気孔中にＳｉを含浸させ、反応させてＳｉＣ化させることにより製造することができる（反応焼結法）。あるいは、Ｓｉガスと反応させてＳｉＣ化させるコンバージョン法（気相転換法）によっても製造することができる。【００３６】
また、上記基材を、セラミック材料で構成する場合には、たとえば、酸化アルミニウム、Ｓｉ３  Ｎ４  （窒化ケイ素）等のセラミック粉のうち一種以上を使用し、必要に応じて、溶媒や、バインダなどを添加して、所定形状に成形した後に、焼結することにより得ることができる。【００３７】
なお、シールリング２およびフローティングシート３を構成する基材の表面のうち、少なくとも摺動面となる部分には、樹脂層との密着性を高めるという観点より、凹凸をつけておくことが好ましい。【００３８】
樹脂層およびフッ素化オイル 
シールリング２およびフローティングシート３のそれぞれの摺動面２ａ，３ａには、その表面に、複数の気孔部を有する樹脂層が形成されており、さらにこの樹脂層の気孔部には、フッ素化オイルが含油されている。【００３９】
本実施形態においては、上記樹脂層は、第１樹脂と、この第１樹脂よりも高い融点を有する第２樹脂とを含むことが好ましい。  
そして、樹脂層の気孔部は、上記樹脂層を、第１樹脂の融点以上、かつ、第２樹脂の融点未満で加熱することにより、第１樹脂が溶融して、形成される緻密な気孔部であることが好ましい。さらに、本実施形態においては、この気孔部内にフッ素化オイルを含油させるために、樹脂層を研磨し、この緻密な気孔部を樹脂層表面に露出させる。【００４０】
上記第１樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ：ｐｏｌｙ  ｔｅｔｒａ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ）や、この四フッ化エチレン樹脂の変性物である四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ：ｔｅｔｒａ  ｆｌｕｏｒｏ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ  ａｌｋｙｌｖｉｎｙｌ  ｅｔｈｅｒ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）や、フッ素化エチレン−プロピレン共重合体（ＦＥＰ：ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）などが挙げられる。これらのなかでも、造膜性や強度の観点から四フッ化エチレン樹脂が特に好ましい。【００４１】
上記第２樹脂としては、第１樹脂として好適に用いられる四フッ化エチレン樹脂よりも高い融点を有する樹脂であれば良いが、特に、ポリアミドイミド樹脂またはポリイミド樹脂が好ましい。ポリアミドイミド樹脂や、ポリイミド樹脂は、四フッ化エチレン樹脂の融点（３２７℃程度）よりも高い温度に加熱された場合においても、耐熱性、結合力、および造膜性を維持することができ、しかもこれらの樹脂が耐摩耗性に優れているという性質を有することから最も好ましい。【００４２】
上記樹脂層中における第１樹脂の含有量は、樹脂層全体１００重量％に対して、５〜５５重量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜４０重量％である。第１樹脂の含有量が少なすぎると、上記気孔部が形成され難くなる傾向にある。一方、多すぎると、樹脂層の強度が低下してしまう傾向にある。【００４３】
また、樹脂層中には、上記第１樹脂および第２樹脂の他に、種々の添加物が含有されていても良い。このような添加物としては、メカニカルシール装置１の使用される環境に応じて適宜選択すれば良いが、たとえば、二硫化モリブデンや黒鉛などが挙げられる。このような添加物を使用する場合においては、その含有量は、樹脂層全体１００重量％に対して、好ましくは３〜１５重量％、より好ましくは５〜１０重量％とする。【００４４】
樹脂層の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０〜３０μｍである。【００４５】
樹脂層の表面に形成される気孔部は、緻密な気孔部であることが好ましい。【００４６】
また、樹脂層の表面全体１００％に対する気孔部の存在割合（気孔率）は、面積比で、好ましくは１〜１０％、より好ましくは２〜５％である。気孔部の存在割合（気孔率）が低すぎると、本発明の効果が得られなくなる傾向にある。一方多すぎると、全体の密着力（コーティング密着力）が低下してしまう傾向にある。【００４７】
本実施形態においては、上記樹脂層は、その表面に複数の気孔部を有しており、この気孔部内には、フッ素化オイルが含油されている。  
このようなフッ素化オイルとしては、特に限定されないが、炭素原子、フッ素原子、酸素原子からなるパーフルオロポリエーテルや、このパーフルオロポリエーテルの変性物が好ましい。上記パーフルオロポリエーテルの変性物としては、たとえば、パーフルオロポリエーテルに、水酸基や、塩素基、カルボキシル基などの種々の官能基を導入したものが使用できる。これらパーフルオロポリエーテルやその変性物は、潤滑性、耐劣化性、および耐薬品性に優れ、特に、樹脂層の気孔部内に長期間吸着し、摺動面２ａ，３ａの摩耗を低減する効果を有する。【００４８】
本実施形態において、上記気孔部に含油されるフッ素化オイルの分子量や粘度は、特に限定されず、その使用条件によって選択すれば良いが、高温条件下や真空条件下で使用されるメカニカルシール装置に用いる場合には、分子量が大きく、揮発し難いものを選択することが好ましい。【００４９】
シールリング２、フローティングシート３の製造方法 
次いで、本実施形態のシールリング２およびフローティングシート３の製造方法について、説明する。  
まず、シールリング２およびフローティングシート３を構成することとなる基材を製造する。基材は、上述したカーボン、炭化ケイ素、カーボンと炭化ケイ素との複合材料、およびセラミック材料から選択される１種とすれば良く、これらの原料を、必要に応じてバインダなどを使用して、所定形状に成形し、その後焼結することにより製造することができる。【００５０】
なお、本実施形態においては、基材を焼結した後に、少なくとも摺動面２ａ，３ａとなる部分に、凹凸処理を施すことが好ましい。凹凸処理を施すことにより、後に形成する樹脂層と、基材との密着性を向上させることができる。【００５１】
次いで、この基材のうち、摺動面２ａ，３ａとなる部分に、樹脂層を形成する。具体的には、まず、上述の第１樹脂と第２樹脂とが、溶媒中に分散あるいは溶解した樹脂層形成用溶液を使用し、この樹脂層形成用溶液を、摺動面２ａ，３ａとなる部分に、スプレーや刷毛により塗布あるいは、浸漬などの方法によりコーティングする。そして、このコーティングした樹脂層形成用溶液に含有されていた溶媒を除去することにより、加熱前の樹脂層を得る。【００５２】
なお、上記第１樹脂として、四フッ化エチレン樹脂を使用する場合には、四フッ化エチレン樹脂は、一般に溶媒に不溶であるため、一定の粒度を有する粒子の状態として、溶媒に分散させることにより、上記樹脂層形成用溶液を調製する。この場合の四フッ化エチレン樹脂粒子の粒度は、最大粒子径が１０μｍ程度で、３〜７μｍ付近で正規分布となっていることが好ましい。また、四フッ化エチレン樹脂として、一度融点（約３２７℃）以上の温度で加熱したものを使用すると、本発明の効果が小さくなってしまうため、このような熱履歴を受けていないものを使用することが好ましい。【００５３】
上記樹脂層形成用溶液には、上記樹脂層を形成することとなる成分として、上記第１樹脂および第２樹脂以外の添加物を、必要に応じて含有させても良い。このような添加物としては、たとえば、二硫化モリブデンや黒鉛などが挙げられる。【００５４】
上記第１樹脂として、四フッ化エチレン樹脂を、上記第２樹脂として、ポリアミドイミド樹脂またはポリイミド樹脂を使用する場合には、上記樹脂層形成用溶液の溶媒としては、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）を使用することが好ましい。また、溶媒の含有量は、固形分（すなわち、第１樹脂、第２樹脂および必要に応じて使用される添加物）全体１００重量部に対して、通常３０重量部以下である。溶媒が少なすぎると、摺動面２ａ，３ａとなる部分への塗布が困難となる傾向にある。一方、多すぎると、所望の気孔率が得られなくなる場合がある。【００５５】
次いで、摺動面２ａ，３ａとなる部分に形成した加熱前の樹脂層を、第１樹脂の融点以上、第２樹脂の融点未満の温度で加熱し、第１樹脂を溶融させる。本実施形態においては、樹脂層を、第１樹脂の融点以上、第２樹脂の融点未満の温度で加熱するため、第２樹脂を固体状態としたままで、第１樹脂のみを溶融させることができる。そして、このように第１樹脂を選択的に溶融させることにより、溶融した第１樹脂と、固体状態の第２樹脂との間に、緻密な気孔部を発生させることができる。なお、この緻密な気孔部は、樹脂層内部全体に渡って、複数形成されることとなる。【００５６】
上記加熱温度は、第１樹脂の融点より高く、しかも第２樹脂の融点よりも低い温度であれば良く、特に限定されない。たとえば、第１樹脂として四フッ化エチレン樹脂を使用した場合には、上記加熱温度は、この四フッ化エチレン樹脂の融点より高い３２７℃以上とすることが好ましく、より好ましくは３４０〜３５０℃とし、加熱時間は、好ましくは２０〜３０分とする。加熱温度が低すぎると、四フッ化エチレン樹脂の溶融が不十分となってしまう場合がある。一方、加熱温度が高すぎると、第２樹脂が劣化してしまうおそれがある。【００５７】
次いで、樹脂層を加熱することにより形成した複数の気孔部を、樹脂層表面に露出させるために、加熱後の樹脂層について、表面研磨を行う。本実施形態においては、樹脂層の加熱により形成される上記気孔部は、主に、樹脂層内部に形成されている。そのため、加熱後に、樹脂層の表面研磨を行うことにより、気孔部を表面に露出させる必要がある。樹脂層を研磨する方法としては、特に限定されず、公知の方法により研磨すればよい。また、研磨深さは、好ましくは２〜５μｍとする。研磨深さが小さすぎると、上記気孔部の表面への露出が不十分となってしまう場合がある。一方、大きすぎると、樹脂層を構成する材料のロスが大きくなり、生産性が低下してしまう。【００５８】
次いで、樹脂層の表面に露出させた気孔部に、フッ素化オイルを含浸させ、本実施形態のシールリング２およびフローティングシート３を得る。  
気孔部にフッ素化オイルを含浸させる方法としては、特に限定されないが、好ましくは、樹脂層を５０〜１００℃に加温した状態で、フッ素化オイルを塗布する方法を採用することが好ましい。このように、加温した状態とすることにより、フッ素化オイルの粘度を低下させることができるため、フッ素化オイルの含浸を良好に行うことができる。【００５９】
このような方法により製造される本実施形態のシールリング２およびフローティングシート３を有するメカニカルシール装置１は、各種攪拌機や、固液分離、洗浄および乾燥の機能を備えた多機能炉乾燥機、真空乾燥機、ロータリーフィーダーシール、ロータリージョイントなどの乾燥潤滑用途に好適に用いることができる。【００６０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。【００６２】
実施例１ 
基材として、炭化ケイ素（比重３．０５以上）を使用して、図１に示す回転側のシールリング２および固定側のフローティングシート３となる焼結体を準備した。本実施例においては、回転側のシールリング２の摺動面２ａを内径φ５６．５ｍｍ、外径φ７５ｍｍ（シールリング２自体の大きさは、内径φ５６．５ｍｍ、外径φ７７ｍｍ、高さ２６．５ｍｍ）とし、固定側のフローティングシート３の摺動面３ａを内径φ５８．６ｍｍ、外径φ６６．１ｍｍ（フローティングシート３自体の大きさは、内径φ５６ｍｍ、外径φ８１ｍｍ、高さ２７ｍｍ）とした。【００６３】
そして、シールリング２およびフローティングシート３のそれぞれの摺動面２ａ，３ａについて、研磨ラップを施し、表面粗さＲａを、０．０５μｍとした。次いで、研磨ラップを施した摺動面２ａ，３ａについて、９μｍのダイヤモンドペーパーを使用して面荒らしを行い、その後、３μｍのダイヤモンド分散液を使用してポリッシングを行い、面荒らしにより形成された凹凸の凸部の頂点を平行にカットして、摺動面２ａ，３ａの表面粗さＲａが０．３０〜０．３５μｍとなるように調整した。【００６４】
次に、上記にて表面粗さを調整した摺動面２ａ，３ａ上に、樹脂層を形成した。樹脂層は、樹脂層形成用溶液として、ポリアミドイミド樹脂と、四フッ化エチレン樹脂と、溶媒としてのＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）とを含有する溶液を使用し、この溶液を刷毛により、摺動面２ａ，３ａ上に塗布し、その後乾燥し、乾燥後の膜厚が２５〜３０μｍとなるように形成した。なお、上記樹脂層形成用溶液においては、固形分全体１００重量％に対する、ポリアミドイミド樹脂の含有量を６０重量％、四フッ化エチレン樹脂の含有量を４０重量％とした。また、四フッ化エチレン樹脂としては、平均粒子径が５〜７μｍの範囲のものを使用した。【００６５】
次いで、摺動面２ａ，３ａに形成した樹脂層を温度３４０℃、時間３０分の条件で加熱することにより、四フッ化エチレン樹脂を溶融させ、樹脂層内に気孔部を形成した。その後、摺動面２ａ，３ａを常温まで冷却し、６μｍのダイヤモンド分散液を使用し、樹脂層を５μｍの深さまで研磨して、樹脂層の表面に気孔部を露出させた。研磨後の摺動面２ａの顕微鏡写真を、図２に示す。【００６６】
次いで、摺動面２ａ，３ａ上の研磨後の樹脂層の気孔部に、パーフルオロポリエーテルを、含油させることにより、摺動面に、パーフルオロポリエーテルを含油した気孔部を有する樹脂層が形成されたシールリング２およびフローティングシート３を得た。  
なお、上記パーフルオロポリエーテルとしては、平均分子量８４００のパーフルオロポリエーテル（ダイキン工業（株）製  ＤＥＭＵＮＵＭ  Ｓ−２００）を使用した。また、パーフルオロポリエーテルの含油は、樹脂層を８０℃に加温し、この樹脂層の表面にパーフルオロポリエーテルを塗布し、その後、自然浸透させることにより、含油させた。【００６７】
そして、上記にて得られたシールリング２およびフローティングシート３を、それぞれの摺動面２ａ，３ａを介して、組み合わせてメカニカルシール装置とし、回転摺動試験を行った。回転摺動試験は、回転数：３００ｒｐｍ（回転速度：１ｍ／ｓ）、試験雰囲気：窒素雰囲気、試験圧力：０．８ＭＰａ、試験時間：１００時間とした。１００時間の試験後における回転側の摺動面２ａおよび固定側の摺動面３ａの摩耗量と、試験時の鳴きの有無を表１に示す。また、図３Ａに、１００時間の試験後における回転側の摺動面２ａの摩耗状態を示す。【００６８】
比較例１〜３ 
樹脂層の熱処理の温度を、それぞれ、３００℃（比較例１）、２６０℃（比較例２）、２２０℃（比較例３）に変更した以外は、実施例１と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。結果を表１に示す。【００６９】
比較例４ 
樹脂層の気孔部に、パーフルオロポリエーテルを含油させなかった以外は、実施例１と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。結果を表１に示す。【００７０】
【表１】
0005107702.tif 000002
なお、表１において、ＰＴＦＥは四フッ化エチレン樹脂を、ＰＡＩはポリアミドイミド樹脂を、それぞれ意味する（以下、表２〜表５において同様）。【００７１】
評価１ 
実施例１および比較例１〜４の回転摺動試験の結果をまとめた表１より、次のことが確認できる。  
すなわち、樹脂層を四フッ化エチレン樹脂およびポリアミドイミド樹脂で形成し、四フッ化エチレン樹脂の融点よりも高い温度である３４０℃で加熱処理をした実施例１においては、樹脂層に緻密な気孔部が形成されていた。そのため、この気孔部内にパーフルオロポリエーテルを含油させることができ、１００時間後においても、回転側および固定側のいずれも、摩耗量が少なく良好な結果であった。さらに、この実施例１においては、回転摺動中に、鳴き音が発生することもなかった。【００７２】
一方、樹脂層の加熱温度を、四フッ化エチレン樹脂の融点よりも低い温度である３００℃、２６０℃、２２０℃とした比較例１〜３は、いずれも樹脂層に気孔部が形成されていなかった。そのため、パーフルオロポリエーテルを樹脂層に含油させることができず、回転摺動試験において、摩耗量が多くなる結果となった。また、パーフルオロポリエーテルを含油させなかった比較例４においては、摩耗量が多くなるとともに、回転摺動試験中に鳴き音が発生する結果となった。  
なお、図３Ａに、実施例１の回転側の摺動面の摩耗状態を、図３Ｂに、比較例３の回転側の摺動面の摩耗状態を、それぞれ示す。【００７３】
これらの結果より、摺動面を構成する樹脂層の表面に気孔部を形成し、この気孔部内に、フッ素化オイルを含油させることにより、乾燥条件下においても、摺動面の摩耗および摺動による鳴き音の発生を有効に防止できることが確認できた。【００７４】
実施例２ 
ポリアミドイミド樹脂を、ポリイミド樹脂に変更した以外は、実施例１と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。結果を表２に示す。【００７５】
比較例５〜７ 
樹脂層の熱処理の温度を、それぞれ、３００℃（比較例５）、２６０℃（比較例６）、２２０℃（比較例７）に変更した以外は、実施例２と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。結果を表２に示す。【００７６】
【表２】
0005107702.tif 000003
なお、表２において、ＰＩはポリイミド樹脂を、意味する。【００７７】
評価２ 
樹脂層を構成する樹脂として、ポリアミドイミド樹脂の代わりに、ポリイミド樹脂を使用した場合においても、同様の傾向が得られることが確認できる。【００７８】
実施例３〜６ 
樹脂層に含有される四フッ化エチレン樹脂のうちの一部を、表３に示すように黒鉛粉に変更した以外は、実施例１と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。結果を表３に示す。【００７９】
【表３】
0005107702.tif 000004
【００８０】
評価３ 
表３より、樹脂層中に黒鉛粉を含有させた場合においても、本発明の効果が得られることが確認できる。なお、この表３から、四フッ化エチレン樹脂の含有量が減っていくと、若干摩耗量が増加する傾向にあることも確認できる。【００８１】
実施例７〜９ 
基材を、カーボン（実施例７）、酸化アルミセラミック（実施例８）および炭化ケイ素とカーボンの複合材料（実施例９）に、それぞれ変更した以外は、実施例１と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。なお、実施例９においては、炭化ケイ素とカーボンとの混合比率は、重量比で４０：６０とした。結果を表４に示す。【００８２】
【表４】
0005107702.tif 000005
【００８３】
評価４ 
表４より、基材を、カーボン、酸化アルミセラミックおよび炭化ケイ素とカーボンの複合材料に、それぞれ変更した場合においても、本発明の効果が得られることが確認できる。【００８４】
実施例１０，１１ 
樹脂層の気孔部に含油させるパーフルオロポリエーテルの種類を変更した以外は、実施例１と同様にして、シールリング２およびフローティングシート３を製造し、回転摺動試験を行った。なお、実施例１０においては、平均分子量６２５０のパーフルオロポリエーテル（ＡＵＳＩＭＯＮＴ社製  ＦＯＭＢＬＩＮ  ＹＲ）を、実施例１１においては、平均分子量７５００のパーフルオロポリエーテル（ＮＯＫクリューバー（株）製  ＢＡＲＲＩＥＲＴＡ  Ｊ４００）を、それぞれ使用した。結果を表５に示す。【００８５】
【表５】
0005107702.tif 000006
【００８６】
表５より、分子量の異なるパーフルオロポリエーテルを使用した場合においても、本発明の効果が得られることが確認できる。
【図１】
0005107702.tif 000007
【図２】
0005107702.tif 000008
【図３Ａ】
0005107702.tif 000009
【図３Ｂ】
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