特開2024-137934シール材、圧縮機用シール部材、往復動圧縮機用カップシール、およびスクロール型圧縮機用チップシール
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024137934
(43)【公開日】2024-10-07
(54)【発明の名称】シール材、圧縮機用シール部材、往復動圧縮機用カップシール、およびスクロール型圧縮機用チップシール
(51)【国際特許分類】
C09K 3/10 20060101AFI20240927BHJP
F04B 39/00 20060101ALI20240927BHJP
F04C 18/02 20060101ALI20240927BHJP
C08K 3/08 20060101ALI20240927BHJP
C08L 27/18 20060101ALI20240927BHJP
C08K 3/30 20060101ALI20240927BHJP
C08K 7/06 20060101ALI20240927BHJP
【ＦＩ】
C09K3/10 M
F04B39/00 104D
F04C18/02 311T
C09K3/10 Q
C08K3/08
C08L27/18
C08K3/30
C08K7/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024047374
(22)【出願日】2024-03-22
(31)【優先権主張番号】P 2023047398
(32)【優先日】2023-03-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2023215322
(32)【優先日】2023-12-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100174090
【弁理士】
【氏名又は名称】和気 光
(74)【代理人】
【識別番号】100100251
【弁理士】
【氏名又は名称】和気 操
(74)【代理人】
【識別番号】100205383
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 諭史
(72)【発明者】
【氏名】宗田 法和
(72)【発明者】
【氏名】河路 息吹
(72)【発明者】
【氏名】下田 正人
【テーマコード（参考）】
3H003
3H039
4H017
4J002
【Ｆターム（参考）】
3H003AA02
3H003AB07
3H003AC02
3H003AC03
3H003AD03
3H003BC03
3H003CB01
3H003CB08
3H039AA10
3H039BB15
3H039CC02
3H039CC03
3H039CC31
3H039CC35
4H017AA04
4H017AA23
4H017AA24
4H017AB07
4H017AB12
4H017AC09
4H017AE05
4J002BD151
4J002DA017
4J002DA066
4J002DA106
4J002DG028
4J002FA047
4J002FD016
4J002FD066
4J002FD178
4J002GJ02
(57)【要約】
【課題】汎用的に使用でき、耐摩耗性および相手材への非攻撃性に優れるＰＴＦＥ樹脂組成物からなるシール材、該シール材からなる圧縮機用シール部材、該シール材からなる往復動圧縮機用カップシール、該シール材からなるスクロール型圧縮機用チップシールを提供する。
【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物からなるシール材は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末（金属亜鉛粉末または銅亜鉛合金粉末）を含み、ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であり、亜鉛系粉末の平均粒子径は５．０μｍ～８０μｍである。
【選択図】図１
【解決手段】ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物からなるシール材は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末（金属亜鉛粉末または銅亜鉛合金粉末）を含み、ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であり、亜鉛系粉末の平均粒子径は５．０μｍ～８０μｍである。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物からなるシール材であって、
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末を含み、ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であり、前記亜鉛系粉末が、金属亜鉛粉末または銅亜鉛合金粉末であることを特徴とするシール材。
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末を含み、ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であり、前記亜鉛系粉末が、金属亜鉛粉末または銅亜鉛合金粉末であることを特徴とするシール材。
【請求項2】
前記銅亜鉛合金粉末における亜鉛含有量が１０質量％～５０質量％であることを特徴とする請求項１記載のシール材。
【請求項3】
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物は、該ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対して、二硫化モリブデンを２．０質量％～１０質量％含み、かつ、炭素繊維を２．０質量％～１５質量％含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載のシール材。
【請求項4】
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物における前記亜鉛系粉末の質量基準の含有量は、前記二硫化モリブデンおよび前記炭素繊維の各含有量よりも多いことを特徴とする請求項３記載のシール材。
【請求項5】
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物は、前記亜鉛系粉末、前記二硫化モリブデン、および前記炭素繊維以外の無機充填材を含まないことを特徴とする請求項３記載のシール材。
【請求項6】
前記亜鉛系粉末の平均粒子径は５．０μｍ～８０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシール材。
【請求項7】
前記銅亜鉛合金粉末における亜鉛含有量が１０質量％～５０質量％であり、
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物は、該ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対して、前記銅亜鉛合金粉末を１０質量％～３０質量％含み、二硫化モリブデンを２．０質量％～５．０質量％含み、かつ、炭素繊維を２．０質量％～８．０質量％含み、
前記銅亜鉛合金粉末の平均粒子径は２５μｍ～８０μｍであることを特徴とする請求項１記載のシール材。
前記ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物は、該ポリテトラフルオロエチレン樹脂組成物全量に対して、前記銅亜鉛合金粉末を１０質量％～３０質量％含み、二硫化モリブデンを２．０質量％～５．０質量％含み、かつ、炭素繊維を２．０質量％～８．０質量％含み、
前記銅亜鉛合金粉末の平均粒子径は２５μｍ～８０μｍであることを特徴とする請求項１記載のシール材。
【請求項8】
請求項１または請求項２記載のシール材からなることを特徴とする圧縮機用シール部材。
【請求項9】
無潤滑シール部材であることを特徴とする請求項８記載の圧縮機用シール部材。
【請求項10】
ピストンとシリンダを有し、前記ピストンの往復動により気体を圧縮する往復動圧縮機に用いられ、前記ピストンに固定され、前記シリンダの内径に圧入されて前記ピストンと前記シリンダとの間を気密にシールする往復動圧縮機用カップシールであって、
請求項１または請求項２記載のシール材からなることを特徴とする往復動圧縮機用カップシール。
請求項１または請求項２記載のシール材からなることを特徴とする往復動圧縮機用カップシール。
【請求項11】
スクロール型圧縮機におけるスクロール部材である固定スクロールと可動スクロールとの間に形成される圧縮室をシールするための渦巻形状のスクロール型圧縮機用チップシールであって、
請求項１または請求項２記載のシール材からなることを特徴とするスクロール型圧縮機用チップシール。
請求項１または請求項２記載のシール材からなることを特徴とするスクロール型圧縮機用チップシール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、空気などの気体や冷媒などを圧縮・膨張させる圧縮機（コンプレッサ）などに用いられるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂組成物からなるシール材、圧縮機用シール部材、往復動圧縮機用カップシール、およびスクロール型圧縮機用チップシールに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば圧縮機では、圧縮室を、潤滑油のない無潤滑（ドライ）状態で密封するシール部材が用いられている。従来、このような無潤滑で使用されるシール部材の材料としては、自己潤滑性を有するＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、これに耐摩耗性などを付与するべく各種充填材が配合されたＰＴＦＥ樹脂組成物が用いられている。
【0003】
例えば、特許文献１には、無潤滑シール材料として、ＰＴＦＥ樹脂を含む合成樹脂材料に、青銅粉末（成分Ｃｕ：Ｓｎ＝９：１）、カーボン繊維、二硫化モリブデンが同時に充填されたＰＴＦＥ樹脂組成物が開示されている。このＰＴＦＥ樹脂組成物を用いることで、無潤滑シール材において、自己摩耗性および相手材への攻撃性の抑制が図れるとしている。
【0004】
一方、特許文献２では、従来の青銅粉末を含むシール材は、圧縮室からの圧縮熱と摩擦熱により高温状態になり、強度の低下により摩耗が促進され、その結果、寿命が低下するという問題があるとして、熱伝導率が３００Ｗ・ｍ－１・Ｋ－１以上の粉末物質と、炭素繊維と、二硫化モリブデンと、ＰＴＦＥ樹脂とを含有してなるＰＴＦＥ樹脂組成物が開示されている。また、熱伝導率が３００Ｗ・ｍ－１・Ｋ－１以上の粉末物質は、銅、金、銀の群から選択された１種であることが開示されている。
【0005】
また、従来の往復動圧縮機用カップシールの材料については、特許文献３や特許文献４などに記載の技術がある。特許文献３では、ＰＴＦＥ樹脂をベースとするフッ素樹脂材料に、ＣＦ（炭素繊維）、ＭｏＳ２（二硫化モリブデン）を適宜に混合した複合材料より形成されることが記載されている。一方、特許文献４では、特許文献３のカップシールは、揺動ピストンがシリンダの内周面に沿って上、下に摺動しつつ左、右に揺動変位するときに、そのリップ部がシリンダの内面に強く押付けられながら、摺動変位を繰返すために、シールリップの耐久性、寿命を必ずしも十分には確保することができないという問題があるとして、石油ピッチ系の黒鉛化処理した炭素繊維と、銅または銅合金からなる粉末物質と、二硫化モリブデンと、ＰＴＦＥ樹脂とを含んだ複合材料により形成する構成としたことが記載されている。
【0006】
また、従来のスクロール型圧縮機用チップシールの材料については、特許文献５や特許文献６などに記載の技術がある。特許文献５には、ＰＴＦＥ樹脂または変性ＰＴＦＥ樹脂を主成分とし、少なくともブロンズ（青銅）を１０～３０重量％、炭素繊維または球状炭素を５～２０重量％、および二硫化モリブデンを１～１０重量％充填した材料が記載されている。特許文献６には、ＰＴＦＥ樹脂と、球状銅粉５～２５重量％と、ピッチ系炭素繊維５～２０重量％と、二硫化モリブデン１～１０重量％を含有した材料が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平６－１０９１３９号公報
【特許文献2】特開２００５－２６４０４９号公報
【特許文献3】特開平１０－１４８１７８号公報
【特許文献4】特開２００６－２８３６４３号公報
【特許文献5】特開２００１－１６５０７２号公報
【特許文献6】特開２００４－２１０８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記のように、例えば圧縮機などに使用されるＰＴＦＥ樹脂組成物からなるシール材には、特に耐摩耗性および相手材への非攻撃性が求められる。特許文献２では、熱伝導率が３００Ｗ・ｍ－１・Ｋ－１以上の粉末物質を用いることで、耐摩耗性の向上を図っているが、金や銀は、高価であり、シール材として汎用的に使用することは困難である。一方、銅は変色しやすく、圧縮成形時の焼成で黒色に変色し、成形体の外観に色ムラが生じることから、商品価値に不安定要素が含まれ、シール材として使用しづらいという懸念がある。また、特許文献４のカップシール材や特許文献５、特許文献６のチップシール材は、銅またはブロンズ（銅合金）からなる粉末物質が必須成分であり、外観上で同様の懸念がある。
【0009】
また近年、スクロール型圧縮機においては、省エネ化、高出力化、小型化の開発が進められており、スクロール型圧縮機のスクロール旋回部に使用されるチップシールに対しても、より高速、高荷重領域での耐摩耗性向上が求められている。また、無潤滑式の圧縮機の生産台数も増えている。特許文献５および特許文献６に記載のチップシール材は、高面圧条件または無潤滑条件では耐摩耗性および相手材への非攻撃性が十分でないおそれがある。
【0010】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、圧縮機等のシール部材などに汎用的に使用でき、無潤滑条件でも耐摩耗性および相手材への非攻撃性に優れるＰＴＦＥ樹脂組成物からなるシール材、該シール材からなる圧縮機用シール部材、往復動圧縮機用カップシール、スクロール型圧縮機用チップシールを提供することを目的とする。なお、本発明において「シール部材」とはパーツを意味し、「シール材」とは材料を意味する。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明のシール材はＰＴＦＥ樹脂組成物からなり、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末を含み、上記ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であり、上記亜鉛系粉末が、金属亜鉛粉末または銅亜鉛合金粉末であることを特徴とする。
【0012】
上記銅亜鉛合金粉末における亜鉛含有量が１０質量％～５０質量％であることを特徴とする。
【0013】
上記ＰＴＦＥ樹脂組成物は、該ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して、二硫化モリブデンを２．０質量％～１０質量％含み、かつ、炭素繊維を２．０質量％～１５質量％含むことを特徴とする。
【0014】
上記ＰＴＦＥ樹脂組成物における上記亜鉛系粉末の質量基準の含有量は、上記二硫化モリブデンおよび上記炭素繊維の各含有量よりも多いことを特徴とする。
【0015】
上記ＰＴＦＥ樹脂組成物は、上記亜鉛系粉末、上記二硫化モリブデン、および上記炭素繊維以外の無機充填材を含まないことを特徴とする。
【0016】
上記亜鉛系粉末の平均粒子径は５．０μｍ～８０μｍであることを特徴とする。
【0017】
上記銅亜鉛合金粉末における亜鉛含有量が１０質量％～５０質量％であり、上記ＰＴＦＥ樹脂組成物は、該ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して、上記銅亜鉛合金粉末を１０質量％～３０質量％含み、二硫化モリブデンを２．０質量％～５．０質量％含み、かつ、炭素繊維を２．０質量％～８．０質量％含み、上記銅亜鉛合金粉末の平均粒子径は２５μｍ～８０μｍであることを特徴とする。
【0018】
本発明の圧縮機用シール部材は、本発明のシール材からなることを特徴とする。本発明のシール部材は、無潤滑シール部材であることを特徴とする。
【0019】
本発明の往復動圧縮機用カップシールは、ピストンとシリンダを有し、上記ピストンの往復動により気体を圧縮する往復動圧縮機に用いられ、上記ピストンに固定され、上記シリンダの内径に圧入されて上記ピストンと上記シリンダとの間を気密にシールするカップシールであって、該カップシールは、本発明のシール材からなることを特徴とする。
【0020】
本発明のスクロール型圧縮機用チップシールは、スクロール型圧縮機におけるスクロール部材である固定スクロールと可動スクロールとの間に形成される圧縮室をシールするための渦巻形状のチップシールであって、該チップシールは、本発明のシール材からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【0021】
本発明のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるシール材は、亜鉛系粉末を含み、上記ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であるので、後述の実施例に示すように、耐摩耗性および相手材への非攻撃性に一層優れる。亜鉛系粉末を用いることで、相手材表面に亜鉛成分の移着膜を形成させ、相手材表面を傷つける攻撃性を抑えることができる。また、亜鉛系粉末（例えば金属亜鉛粉末や銅亜鉛合金粉末）は、ＰＴＦＥ樹脂組成物の圧縮成形時の焼成で変色しないため製品の外観に色ムラが生じず商品価値が毀損することが無い。さらに、金や銀よりも廉価であり製品価格が高価になることが無く汎用的に使用可能である。
【0022】
亜鉛系粉末が銅亜鉛合金粉末であるので、金属亜鉛粉末に比べて、シール材の補強効果および摺動発熱の放熱効果に優れている。さらに、該銅亜鉛合金粉末中の亜鉛含有量が１０質量％～５０質量％であり、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であるので、シール材の補強効果および摺動発熱の放熱効果がさらに優れる。なお、金属亜鉛粉末とは純度９８％以上の亜鉛のみからなる粉末であり、本明細書では純亜鉛粉末と言うこともある。
【0023】
ＰＴＦＥ樹脂組成物は、該ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して、二硫化モリブデンを２．０質量％～１０質量％含み、かつ、炭素繊維を２．０質量％～１５質量％含むので、シール材の潤滑特性と機械的強度を好適に向上させることができる。
【0024】
亜鉛系粉末の平均粒子径は５．０μｍ～８０μｍであるので、成形体中に均一に分散されやすく、亜鉛系粉末による効果を安定的に発揮させることができる。
【0025】
本発明のシール材および圧縮機用シール部材は、所定のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるので、例えば無潤滑状態で使用された場合であっても、耐摩耗性および相手材への非攻撃性に優れる。その結果、シール性の維持や、シール材を使用する圧縮機等の装置の寿命向上に繋がり、メンテナンス頻度の削減などに貢献できる。
【0026】
本発明の往復動圧縮機用カップシールは、本発明のシール材からなる、つまり、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であるので、相手材であるシリンダ内壁の摺動表面に亜鉛成分の移着膜が形成され、相手材表面を傷つける攻撃性を抑えることができる。また、ＰＴＦＥ樹脂組成物の圧縮成形時の焼成で変色せず、カップシールに色ムラが発生しない。また、亜鉛成分は、亜鉛金属単体または銅亜鉛合金中に存在するものであり、カップシールに均一分散しているので、摺動において亜鉛成分の移着膜がシリンダ内壁に形成されやすい。また、ベース樹脂に炭素繊維を充填することで、カップシールの強度を向上することができ、また、ベース樹脂に二硫化モリブデンを充填することで、カップシールの摩耗に対する安定性を付与することができる。
【0027】
本発明のスクロール型圧縮機用チップシールは、本発明のシール材からなる、つまり、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であるので、相手材であるスクロールラップ底面（鏡板）の摺動表面に亜鉛成分の移着膜が形成され、相手材表面を傷つける攻撃性を抑えることができる。また、ＰＴＦＥ樹脂組成物の圧縮成形時の焼成で変色せず、チップシールに色ムラが発生しない。また、亜鉛成分は、亜鉛金属単体または銅亜鉛合金中に存在するものであり、チップシールに均一分散しているので、摺動において亜鉛成分の移着膜がスクロールラップ底面に形成されやすい。また、ベース樹脂に炭素繊維を充填することで、チップシールの強度を向上することができ、また、ベース樹脂に二硫化モリブデンを充填することで、チップシールの摩耗に対する安定性を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の往復動圧縮機用カップシールを適用した往復動圧縮機の一部断面図である。
【図2】本発明の往復動圧縮機用カップシールの一例を示す断面図である。
【図3】スクロール型圧縮機の圧縮機構部の一部断面図である。
【図4】本発明のスクロール型圧縮機用チップシールの一例を示す平面図である。
【図5】リングオンディスク試験機（リングオンディスク試験１）の概略図である。
【図6】リングオンディスク試験機（リングオンディスク試験２）の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
上述したように、従来では、ＰＴＦＥ樹脂組成物からなるシール材として、青銅（銅錫合金）粉末、二硫化モリブデン、および炭素繊維を含む樹脂組成物が知られていたところ、更なる性能向上を図るべく、本発明者らは鋭意検討を行った。その結果、汎用的に使用可能な亜鉛系粉末を所定の亜鉛含有量で配合すると、驚くべきことに、従来の青銅粉末を配合した場合に比べて、耐摩耗性および相手材への非攻撃性を一層向上できることが分かった。また、所定量の亜鉛が含有されることで、相手材の摺動表面に亜鉛成分の移着膜が形成されることが見出された。本発明は、このような知見に基づくものである。
【0030】
本発明のシール材は、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末を必須成分として含む。
【0031】
本発明において、ベース樹脂として用いるＰＴＦＥ樹脂は、－（ＣＦ２－ＣＦ２）ｎ－で表される一般のＰＴＦＥ樹脂を用いることができ、また、一般のＰＴＦＥ樹脂にパーフルオロアルキルエーテル基（－ＣｐＦ２ｐ－Ｏ－）（ｐは１－４の整数）あるいはポリフルオロアルキル基（Ｈ（ＣＦ２）ｑ－）（ｑは１－２０の整数）などを導入した変性ＰＴＦＥ樹脂も使用できる。
【0032】
これらのＰＴＦＥ樹脂および変性ＰＴＦＥ樹脂は、一般的なモールディングパウダーを得る懸濁重合法、ファインパウダーを得る乳化重合法のいずれを採用して得られたものでもよい。また、ＰＴＦＥ樹脂としては、ＰＴＦＥ樹脂をその融点以上で加熱焼成した粉末や、加熱焼成した粉末に、さらにγ線または電子線などを照射した粉末も使用できる。
【0033】
本発明のシール材は、ＰＴＦＥ樹脂の含有量が、例えば６０質量％～９５質量％である。ＰＴＦＥ樹脂の含有量は６５質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましく、また、９０質量％以下が好ましく、８０質量％以下がより好ましい。
【0034】
本発明のシール材は、亜鉛系粉末を含み、該ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％である。亜鉛含有量をこの範囲内にすることで、ＰＴＦＥ樹脂組成物全体としてのコスト増を抑えつつ、相手材への亜鉛成分の移着膜の形成によって、自己摩耗性および相手攻撃性を良好にすることができる。ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量は２．０質量％～１０質量％が好ましく、３．０質量％～１０質量％がより好ましく、３．０質量％～８．０質量％であってもよい。亜鉛含有量が多くなるほど、耐摩耗性などの向上を図りやすくなるが、亜鉛含有量が同じであれば、純亜鉛粉末よりも亜鉛合金粉末の方が耐摩耗性効果が高い。
【0035】
亜鉛系粉末としては、金属亜鉛の粉末（金属亜鉛粉末）や、亜鉛を成分として含む合金粉末（亜鉛合金粉末）などを用いることができる。亜鉛系粉末は、１種単独で用いてもよく、２種以上を用いてもよい。例えば、金属亜鉛粉末と亜鉛合金粉末を組み合わせて用いてもよい。なお、亜鉛系粉末には、ガスアトマイズなどにより作製されたものを用いることができ、市販品を用いてもよい。
【0036】
亜鉛合金粉末としては、銅亜鉛合金粉末、亜鉛アルミニウム合金粉末、亜鉛マグネシウム合金粉末、亜鉛錫合金粉末などを用いることができる。これらの合金粉末には、更に第３の配合元素が含まれていてもよい。これらの中でも、銅亜鉛合金粉末を用いることが好ましい。
【0037】
銅亜鉛合金粉末に含まれる亜鉛の含有量は、特に限定されないが、例えば１０質量％～５０質量％である。銅亜鉛合金粉末の配合量を抑えつつ、ＰＴＦＥ樹脂組成物中の亜鉛含有量を効率良く増大させる観点から、銅亜鉛合金粉末に含まれる亜鉛の含有量は２０質量％～４５質量％が好ましく、２０質量％～４０質量％であってもよい。なお、銅亜鉛合金粉末には、さらに、鉄（Ｆｅ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）などの第３の配合元素が含まれていてもよい。
【0038】
亜鉛系粉末としては、球状や鱗片状などの種々の形状のものを用いることができる。なお、流動性が良く、ＰＴＦＥ樹脂組成物中に均一に分散させやすいことから球状が好ましい。亜鉛系粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は特に限定されないが、例えば５．０μｍ～１００μｍであり、５．０μｍ～８０μｍであってもよい。亜鉛系粉末として金属亜鉛粉末を用いる場合、その平均粒子径は、例えば５．０μｍ～２０μｍであり、亜鉛合金粉末を用いる場合、その平均粒子径は、例えば２５μｍ～８０μｍである。
【0039】
亜鉛系粉末の平均粒子径（Ｄ５０）は、粒子径分布を累積分布としたとき、累積値が５０％となる点の粒子径であり、レーザー光散乱法を利用した粒子径分布測定装置を用いて測定することができる。
【0040】
亜鉛系粉末は、ＰＴＦＥ樹脂組成物に対して、該樹脂組成物中の亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％となるように配合される。なお、亜鉛系粉末の含有量が一定量よりも多くなると耐摩耗性の効果が頭打ちとなり低下傾向に転じることから、亜鉛系粉末の含有量は、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して２５質量％以下が好ましい。亜鉛系粉末として金属亜鉛粉末を用いる場合、その含有量は、例えばＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して１．０～１０質量％とされ、亜鉛合金粉末を用いる場合、その含有量は、例えばＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して５質量％～２５質量％とされる。亜鉛合金粉末は１０質量％～２５質量％が好ましく、１５質量％～２５質量％がより好ましい。なお、亜鉛系粉末の含有量を、他の充填材（ベース樹脂を除く）の各含有量よりも多くしてもよい。
【0041】
本発明のシール材には、亜鉛系粉末とともに二硫化モリブデンを配合することが好ましい。二硫化モリブデンは、層状格子構造を有し、すべり運動により薄層状に容易にせん断して、摩擦抵抗を低下させることができる。二硫化モリブデンとしては、市販品を用いることができ、粉末状のものを用いることができる。
【0042】
ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する二硫化モリブデンの含有量は、例えば２．０質量％～２０質量％であり、２．０質量％～１０質量％が好ましく、２．０質量％～８．０質量％であってもよく、２．０質量％～５．０質量％であってもよい。
【0043】
また、本発明のシール材は、さらに繊維状充填材を含むことが好ましい。繊維状充填材を含むことによって、成形体（シール部材）の機械的強度を向上させることができる。
【0044】
繊維状充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウムウィスカなどを用いることができる。これらの中でも、炭素繊維を用いることが好ましい。炭素繊維は、原材料から分類されるピッチ系またはＰＡＮ系のいずれのものであってもよい。焼成温度は限定されるものではなく、２０００℃またはそれ以上の高温で焼成された黒鉛化品、１０００～１５００℃程度で焼成された炭化品のどちらであってもよい。また、チョップドファイバーおよびミルドファイバーのどちらであってもよいが、摩擦摩耗特性の観点からは繊維長の短いミルドファイバーを用いることが好ましい。
【0045】
繊維状充填材の平均繊維長は、特に限定されないが、２０μｍ～２００μｍの短繊維であることが好ましい。例えば、平均繊維長が２０μｍ未満であると耐摩耗性向上の効果が得られにくく、２００μｍを超えると摺動時に折損した炭素繊維が摺動面に入り込みやすくなり、相手材を損傷摩耗させやすい。なお、本明細書における平均繊維長は数平均繊維長である。
【0046】
ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する炭素繊維の含有量は、例えば２．０質量％～２０質量％であり、２．０質量％～１５質量％が好ましく、２．０質量％～１０質量％であってもよく、２．０質量％～８．０質量％であってもよい。なお、炭素繊維の含有量を、二硫化モリブデンの含有量よりも多くしてもよい。
【0047】
本発明のシール材は、ＰＴＦＥ樹脂、亜鉛系粉末、二硫化モリブデン、および繊維状充填材のみからなるものであってもよく、また、本発明の効果を阻害しない程度に周知の充填材をさらに配合したものであってもよい。具体的には、亜鉛を含有しない他の金属粉末、黒鉛、二硫化タングステン、コークス粉、着色剤（カーボンブラック、酸化鉄、酸化チタンなど）などの無機充填材や、樹脂粉末（ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ＰＴＦＥ樹脂以外のフッ素樹脂など）などの有機充填材を配合してもよい。
【0048】
本発明のシール材のより具体的な形態は、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末（金属亜鉛粉末または銅亜鉛合金粉末）、二硫化モリブデン、および炭素繊維を含み、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％（好ましくは２．０質量％～１０質量％）であり、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対して、二硫化モリブデンを２．０質量％～１０質量％、炭素繊維を２．０質量％～１５質量％含む形態である。この形態において、更に、亜鉛系粉末の含有量が、二硫化モリブデンおよび炭素繊維の各含有量よりも多くてもよく、より具体的には、（二硫化モリブデンの含有量）＜（炭素繊維の含有量）＜（亜鉛系粉末の含有量）の順に多くてもよい。
【0049】
本発明に係るＰＴＦＥ樹脂組成物は、公知の方法で製造することができる。例えば、ＰＴＦＥ樹脂、亜鉛系粉末、二硫化モリブデン、必要に応じて配合される他の充填材を、ヘンシェルミキサー、アキシャルミキサー、ボールミキサー、リボンブレンダーなどにて混合することで得られる。
【0050】
本発明のシール材は、ＰＴＦＥ樹脂組成物を圧縮成形などによって、円柱状、リング状、円筒状、チューブ状などに成形した後、機械加工で製品形状に加工することができる。
【0051】
本発明のシール材は、例えば、冷凍機などの圧縮機、膨張機などのピストンリングや、ガスシール、空調機用圧縮機のシール部材、往復動圧縮機のカップシール、スクロール型圧縮機のチップシールなどに用いることができる。当該シール材は、エアーシールとして大気環境で効果を発揮するが、窒素ガスや、炭化水素系ガス、水素ガス環境下でも効果が期待される。また、オイル潤滑下でも効果が得られるが、無潤滑下であれば従来品に対してより顕著な効果が得られる。
【0052】
【0053】
往復動圧縮機２は、ピストン４を往復動させて気体の吸入、圧縮、吐出を行う圧縮機である。往復動圧縮機２は、中空部を有する略円筒状のシリンダ３（例えばアルミニウム製）と、シリンダ３内に揺動しつつ往復動可能に設けられた略円柱状のピストン４と、ピストン４に固定されたカップシール１と、吸入弁５と、吐出弁６とを備える。シリンダ３の上端部に位置するシリンダヘッド３ａとピストン４の一方の端部との間には圧力室７が形成されている。往復動圧縮機２は、ピストン４の他方の端部側に、ピストン４を揺動しつつ軸方向に往復動させる駆動手段（図示省略）を備える。駆動手段は、例えば回転軸の回転に伴い偏心回転運動するクランク軸である。この駆動手段によって、ピストン４は図１の矢印Ｘ、矢印Ｙの示す方向に往復動する。
【0054】
カップシール１は、中心軸部分に貫通孔を有する皿状の環状部材であり、コネクティングロッド８とリテーナ９とで形成されるピストン溝に挟まれて、結合具１０によって締結されて固定されている。ピストン４が往復動する際には、カップシール１のリップ部の外周面がシリンダ３の内周面に摺動する。カップシール１が、無潤滑状態で使用された場合であっても、本発明のシール材を用いることで、摺動性に優れる自己潤滑性を有しつつ、優れた耐摩耗性を発揮させることができ、さらにシリンダ３の内周面への攻撃性を低減させることができる。
【0055】
図２に示すように、カップシール１は、内周側に設けられた環状の平面部１ａと、外周側に設けられ、平面部１ａから軸方向一方側に突出するように湾曲したリップ部１ｂとを有する。カップシール１が往復動圧縮機２に取り付けられた状態（図１参照）では、平面部１ａがピストン溝に固定され、リップ部１ｂが折り曲げられてシリンダの内周面に当接している。
【0056】
例えば、カップシール１は、本発明のシール材を用いて圧縮成形やラム押出成形などで製造した円筒状素材を、機械加工により得た中空円盤状のワッシャを絞り加工することで形成される。絞り加工では、ワッシャの外周側を軸方向一方側に向かって折り曲げてリップ部１ｂを形成する。
【0057】
次に、本発明のスクロール型圧縮機用チップシールを適用したスクロール型圧縮機の圧縮機構部の構造を図３に基づいて説明する。図３は、スクロール型圧縮機の圧縮機構部の一部断面図である。図３に示すように、スクロール型圧縮機は、基板１４ａとその表面に直立する渦巻壁１４ｂを有する固定スクロール１４と、基板１５ａとその表面に直立する渦巻壁１５ｂを有する可動スクロール１５とを備えている。固定スクロール１４と可動スクロール１５が、渦巻壁境界１６において相互に偏心状態にかみ合わされて、それらの間に圧縮室１２が形成されている。可動スクロール１５が固定スクロール１４の軸線の周りで公転することにより、圧縮室１２が渦巻形状の中心側に移動してガスなどの圧縮が行なわれる。固定スクロール１４と可動スクロール１５の渦巻形状先端の歯先面に、渦巻の延長方向に沿ったシール溝１３が形成されている。チップシール１１は、シール溝１３内に収容され、対向するスクロール基板と摺接して、圧縮室１２の密閉性を確保するものである。
【0058】
本発明のスクロール型圧縮機用チップシールの一例を図４に基づいて説明する。図４はこのチップシールをシール面となる相手スクロール部材との摺動面側から見た平面図である。チップシール１１は、スクロール型圧縮機において、スクロール部材である固定スクロールと可動スクロールの渦巻壁間に形成された圧縮室をシールするためのシール部材である。図４に示すように、チップシール１１は、断面が略矩形状の長尺部材を渦巻に巻いたような渦巻形状を有する。この渦巻形状は、巻き始め端部１１ａから巻き終わり端部１１ｂに向けて徐々に曲率半径が大きくなる形状である。摺動面１１ｃが、対向するスクロール基板との摺動面であり、圧縮室内のガスなどをシールするシール面となる。なお、対向するスクロール基板のラップ底面は、例えばアルミニウム合金にアルマイト処理が施されている。
【0059】
また、本発明のシール材は、ＰＴＦＥ樹脂をベース樹脂とし、亜鉛系粉末を含み、ＰＴＦＥ樹脂組成物全量に対する亜鉛含有量が１．０質量％～１０質量％であるＰＴＦＥ樹脂組成物からなる成形体を相手材に摺動させて、その相手材の摺動表面に亜鉛成分を含有する移着膜を形成する方法でもある。なお、亜鉛成分を含有する移着膜の形成は、ＳＥＭ／ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）などにより確認することができる。
【実施例0060】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0061】
実施例１～実施例７、比較例１～比較例６
下記の原材料を用い、表１の配合割合で秤量し乾式粉末混合してＰＴＦＥ樹脂組成物を得た。得られたＰＴＦＥ樹脂組成物を用い、圧縮成形（フリーシンター，圧縮５０ＭＰａ，焼成３７０℃×４時間（空気中））でφ３０×１００ｍｍの成形体Ａを製造した後、リングオンディスク試験１に付するリング試験片Ａ（φ１７×φ２１×ｔ３ｍｍ）を作製した。なお、リング試験片Ａに加工する前に、成形体Ａの外観を目視で観察し、色相変化の有無を確認した。
別途、圧縮成形（フリーシンター，圧縮５０ＭＰａ，焼成３７０℃×４時間（空気中））でφ１４×φ２５×１００ｍｍの成形体Ｂを製造した後、リングオンディスク試験２に付するリング試験片Ｂ（φ１７×φ２１×ｔ４ｍｍ）を作製した。なお、リング試験片Ｂに加工する前に、成形体Ｂの外観を目視で観察し、色相変化の有無を確認した。
また別途、圧縮成形（フリーシンター，圧縮５０ＭＰａ，焼成３７０℃×４時間（空気中））でφ４０×φ７６×１００ｍｍの成形体を製造した後、機械加工により得た厚さ１ｍｍの中空円盤状ワッシャを絞り加工して、図２に示すような形状のカップシール（φ４４×φ６１×ｔ６．５ｍｍ）を作製した。また、カップシールの外観を目視で観察し、色ムラの有無を確認し、結果を表１に示した。
下記の原材料を用い、表１の配合割合で秤量し乾式粉末混合してＰＴＦＥ樹脂組成物を得た。得られたＰＴＦＥ樹脂組成物を用い、圧縮成形（フリーシンター，圧縮５０ＭＰａ，焼成３７０℃×４時間（空気中））でφ３０×１００ｍｍの成形体Ａを製造した後、リングオンディスク試験１に付するリング試験片Ａ（φ１７×φ２１×ｔ３ｍｍ）を作製した。なお、リング試験片Ａに加工する前に、成形体Ａの外観を目視で観察し、色相変化の有無を確認した。
別途、圧縮成形（フリーシンター，圧縮５０ＭＰａ，焼成３７０℃×４時間（空気中））でφ１４×φ２５×１００ｍｍの成形体Ｂを製造した後、リングオンディスク試験２に付するリング試験片Ｂ（φ１７×φ２１×ｔ４ｍｍ）を作製した。なお、リング試験片Ｂに加工する前に、成形体Ｂの外観を目視で観察し、色相変化の有無を確認した。
また別途、圧縮成形（フリーシンター，圧縮５０ＭＰａ，焼成３７０℃×４時間（空気中））でφ４０×φ７６×１００ｍｍの成形体を製造した後、機械加工により得た厚さ１ｍｍの中空円盤状ワッシャを絞り加工して、図２に示すような形状のカップシール（φ４４×φ６１×ｔ６．５ｍｍ）を作製した。また、カップシールの外観を目視で観察し、色ムラの有無を確認し、結果を表１に示した。
【0062】
（１）ＰＴＦＥ樹脂
三井・ケマーズフロロプロダクツ株式会社：テフロン（登録商標）７－Ｊ
（２）金属亜鉛粉末（Ｚｎ１００％）
富士フィルム和光純薬株式会社：平均粒子径６μｍ～９μｍ
（３）銅亜鉛合金１（Ｚｎ２０％＋Ｃｕ８０％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
福田金属箔粉工業株式会社：Ｂｒａ－Ａｔ（Ｚｎ２０）－１００：平均粒子径３５μｍ～５５μｍ
（４）銅亜鉛合金２（Ｚｎ３０％＋Ｃｕ７０％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
日本アトマイズ加工株式会社：ＢＲＡＳＳＰＯＷＥＲ ＢＳ７０３０：平均粒子径４５μｍ～６３μｍ
（５）銅亜鉛合金３（Ｚｎ４０％＋Ｃｕ６０％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
日本アトマイズ加工株式会社：ＢＲＡＳＳＰＯＷＥＲ ＢＳ６０４０：平均粒子径４５μｍ～６３μｍ
（６）銅錫合金１（Ｓｎ９％＋Ｃｕ９１％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
日本アトマイズ加工株式会社：ＢＲＯＮＺＥＰＯＷＥＲ Ｓ９１－１２０：平均粒子径３５μｍ～５５μｍ
（７）銅錫合金２（Ｓｎ１０％＋Ｃｕ９０％）：球状（ガスアトマイズ粉）
福田金属箔粉工業株式会社：Ｂｒｏ－Ａｔ－１００：平均粒子径３５μｍ～５５μｍ
（８）炭素繊維１（ＰＡＮ系）
東レ株式会社：ミルドファイバー ＭＬＤ－３０
（９）炭素繊維２（ピッチ系）
クレハ株式会社：Ｍ－１０１Ｓ
（１０）二硫化モリブデン
デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社：ＭＯＬＹＫＯＴＥ（登録商標） Ｚ Ｐｏｗｄｅｒ
三井・ケマーズフロロプロダクツ株式会社：テフロン（登録商標）７－Ｊ
（２）金属亜鉛粉末（Ｚｎ１００％）
富士フィルム和光純薬株式会社：平均粒子径６μｍ～９μｍ
（３）銅亜鉛合金１（Ｚｎ２０％＋Ｃｕ８０％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
福田金属箔粉工業株式会社：Ｂｒａ－Ａｔ（Ｚｎ２０）－１００：平均粒子径３５μｍ～５５μｍ
（４）銅亜鉛合金２（Ｚｎ３０％＋Ｃｕ７０％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
日本アトマイズ加工株式会社：ＢＲＡＳＳＰＯＷＥＲ ＢＳ７０３０：平均粒子径４５μｍ～６３μｍ
（５）銅亜鉛合金３（Ｚｎ４０％＋Ｃｕ６０％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
日本アトマイズ加工株式会社：ＢＲＡＳＳＰＯＷＥＲ ＢＳ６０４０：平均粒子径４５μｍ～６３μｍ
（６）銅錫合金１（Ｓｎ９％＋Ｃｕ９１％）：不規則形状（水アトマイズ粉）
日本アトマイズ加工株式会社：ＢＲＯＮＺＥＰＯＷＥＲ Ｓ９１－１２０：平均粒子径３５μｍ～５５μｍ
（７）銅錫合金２（Ｓｎ１０％＋Ｃｕ９０％）：球状（ガスアトマイズ粉）
福田金属箔粉工業株式会社：Ｂｒｏ－Ａｔ－１００：平均粒子径３５μｍ～５５μｍ
（８）炭素繊維１（ＰＡＮ系）
東レ株式会社：ミルドファイバー ＭＬＤ－３０
（９）炭素繊維２（ピッチ系）
クレハ株式会社：Ｍ－１０１Ｓ
（１０）二硫化モリブデン
デュポン・東レ・スペシャルティ・マテリアル株式会社：ＭＯＬＹＫＯＴＥ（登録商標） Ｚ Ｐｏｗｄｅｒ
【0063】
＜リングオンディスク試験１＞
得られたリング試験片Ａについて、図５に示すリングオンディスク方式の摩耗試験を行った。試験機の回転ディスクＡ２２の表面にリング試験片Ａ２１を回転不能に固定して所定面圧で押し付けた状態で、回転ディスクＡ２２を回転させた。試験条件は以下のとおりである。回転ディスクＡ２２（相手材）には、アルマイト被膜２３が形成されたアルミニウム合金製ディスクを用いた。
（試験条件）
速度 ：１１２ｍ／ｍｉｎ
面圧 ：１ＭＰａ
潤滑 ：無潤滑（ドライ）
温度 ：８０℃
時間 ：５０時間
得られたリング試験片Ａについて、図５に示すリングオンディスク方式の摩耗試験を行った。試験機の回転ディスクＡ２２の表面にリング試験片Ａ２１を回転不能に固定して所定面圧で押し付けた状態で、回転ディスクＡ２２を回転させた。試験条件は以下のとおりである。回転ディスクＡ２２（相手材）には、アルマイト被膜２３が形成されたアルミニウム合金製ディスクを用いた。
（試験条件）
速度 ：１１２ｍ／ｍｉｎ
面圧 ：１ＭＰａ
潤滑 ：無潤滑（ドライ）
温度 ：８０℃
時間 ：５０時間
【0064】
試験終了後に、リング試験片Ａの高さを測定し、初期寸法との差を摩耗量として記録した。また、回転ディスクＡの摺動面の損傷深さを、接触型表面粗さ測定機を用いて測定した。さらに回転ディスクＡの摺動面の確認をＳＥＭ／ＥＤＸにて行った。ＳＥＭは日本電子製、ＥＤＸは堀場製作所製の設備を使用した。摺動面に焦点を充て、測定倍率は２００倍とした。結果を表１に示す。
【0065】
＜実機試験＞
得られたカップシールを、図１に示すようなレシプロ式エアーコンプレッサ（実機試験機）に取り付け、摩耗試験を行った。実機試験機は１次圧縮と２次圧縮の２段式であるが、カップシール（試験片）は１次圧縮側のピストンに取り付け、１次圧縮の吐出口を開放した状態で通常運転を行った。なお、この実機試験機は、圧力制御範囲が約２．５ＭＰａ～約４．４ＭＰａで、エアタンク容量が８Ｌであり、建設現場での釘打ちなどで使用される市販の建設工具用エアーコンプレッサである。試験条件は以下のとおりである。面圧は１次圧縮と２次圧縮を繋ぐ配管に圧力計を差し込み、測定した。なお、相手材はアルマイト処理が施されたシリンダであり、各試験片とともに新品と交換して試験を実施した。
（試験条件）
回転数：２４５０ｒｐｍ
速度：６８．６ｍ／ｍｉｎ
ストローク：±１４ｍｍ
面圧：０．１３ＭＰａ
潤滑：無潤滑
時間：３３６時間（連続稼働）
得られたカップシールを、図１に示すようなレシプロ式エアーコンプレッサ（実機試験機）に取り付け、摩耗試験を行った。実機試験機は１次圧縮と２次圧縮の２段式であるが、カップシール（試験片）は１次圧縮側のピストンに取り付け、１次圧縮の吐出口を開放した状態で通常運転を行った。なお、この実機試験機は、圧力制御範囲が約２．５ＭＰａ～約４．４ＭＰａで、エアタンク容量が８Ｌであり、建設現場での釘打ちなどで使用される市販の建設工具用エアーコンプレッサである。試験条件は以下のとおりである。面圧は１次圧縮と２次圧縮を繋ぐ配管に圧力計を差し込み、測定した。なお、相手材はアルマイト処理が施されたシリンダであり、各試験片とともに新品と交換して試験を実施した。
（試験条件）
回転数：２４５０ｒｐｍ
速度：６８．６ｍ／ｍｉｎ
ストローク：±１４ｍｍ
面圧：０．１３ＭＰａ
潤滑：無潤滑
時間：３３６時間（連続稼働）
【0066】
試験終了後に、カップシールのリップ部厚みを棒球面マイクロメータにて測定し、初期寸法との差を摩耗量として記録した。また、シリンダの摺動面の損傷深さを、接触型表面粗さ測定機を用いて測定した。結果を表１に併記した。
【0067】
＜リングオンディスク試験２＞
得られたリング試験片Ｂについて、図６に示すリングオンディスク方式の摩耗試験を行った。スクロール型圧縮機の実機運動を模擬するために、アルマイト被膜２６が形成されたアルミニウム合金製の回転ディスクＢ２５（相手材）の中心に対し、リング試験片Ｂ２４の中心を意図的に偏心させた状態で取り付けた。回転ディスクＢ２５の表面にリング試験片Ｂ２４を固定せずに回転可能に所定面圧（１ＭＰａ）で押し付けた状態で、回転ディスクＢ２５を２．６ｍ／ｓｅｃの速度で回転させた。その他の試験条件は以下の通りである。
（試験条件）
潤滑 ：無潤滑（ドライ）
温度 ：１２０℃
時間 ：５０時間
得られたリング試験片Ｂについて、図６に示すリングオンディスク方式の摩耗試験を行った。スクロール型圧縮機の実機運動を模擬するために、アルマイト被膜２６が形成されたアルミニウム合金製の回転ディスクＢ２５（相手材）の中心に対し、リング試験片Ｂ２４の中心を意図的に偏心させた状態で取り付けた。回転ディスクＢ２５の表面にリング試験片Ｂ２４を固定せずに回転可能に所定面圧（１ＭＰａ）で押し付けた状態で、回転ディスクＢ２５を２．６ｍ／ｓｅｃの速度で回転させた。その他の試験条件は以下の通りである。
（試験条件）
潤滑 ：無潤滑（ドライ）
温度 ：１２０℃
時間 ：５０時間
【0068】
試験終了後に、上記リングオンディスク試験１と同様に、リング試験片Ｂの高さを測定し、初期寸法との差を摩耗量として記録した。また、回転ディスクＢの摺動面の損傷深さを測定した。結果を表１に併記した。
【0069】
【表1】
【0070】
表１に示すように、亜鉛系粉末を含む実施例１～実施例７、比較例１のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるいずれの成形体（成形体Ａ、成形体Ｂ、カップシール）は、色相の変化および色ムラが認められなかった。比較例２～比較例５の成形体（成形体Ａ、成形体Ｂ、カップシール）は、銅錫合金の影響により、黒っぽく変色し、また部分的に濃い部分があり、色ムラ（濃淡）が認められた。
【0071】
リングオンディスク試験１では、実施例１～実施例７のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるリング試験片Ａの５０時間後の摩耗量は３５μｍ以下であり、回転ディスクＡの摺動表面の損傷は、実施例１～実施例６では認められなかった。なお、実施例７では、回転ディスクＡに、深さ３μｍの軽微な損傷が認められた。
【0072】
これに対して、比較例１、２、４、６のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるリング試験片Ａの摩耗量は６０μｍを超えており、実施例との明確な摩耗量の差が認められた。比較例１の回転ディスクＡは、摺動表面の損傷が顕著に認められた。比較例２および比較例４も同様に、回転ディスクＡの摺動表面の損傷が顕著であった。比較例２および比較例４は、従来、充填材として用いられている青銅粉末を配合しているが、自己摩耗量についても亜鉛系粉末を用いた場合に比べて劣るものであった。
【0073】
ＳＥＭ／ＥＤＸによる摺動表面の確認では、実施例１～実施例７の回転ディスクＡには、摺動表面に亜鉛成分被膜が形成されていることが分かった。なお、実施例７の亜鉛成分被膜は実施例１～実施例６と比較して僅かであった。比較例１は摺動表面に亜鉛成分被膜は検出されなかった。比較例２および比較例４は、青銅成分の回転ディスクＡ表面への移着は認められなかった。
【0074】
実機試験では、実施例１～実施例７のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるカップシールの摩耗量は０．１ｍｍ以下であり、相手材の損傷は認められなかった。一方、比較例１、２、４、６のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるカップシールの摩耗量は０．１ｍｍを超えており、実施例との摩耗量の差が認められた。比較例１のシリンダは、摺動表面の損傷が認められ、比較例２および比較例４では、比較例１よりもシリンダ摺動表面の損傷が顕著であった。
【0075】
また、リングオンディスク試験２では、実施例１～実施例７のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるリング試験片Ｂの５０時間後の摩耗量は４５μｍ以下であり、回転ディスクＢの摺動表面の損傷は、実施例１～実施例５では認められなかった。なお、実施例６では回転ディスクＢに深さ３μｍ、実施例７では回転ディスクＢに深さ４μｍの軽微な損傷が認められた。
【0076】
これに対して、比較例１～比較例６のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるリング試験片Ｂの摩耗量は８０μｍを超えており、実施例との明確な摩耗量の差が認められた。特に、亜鉛成分を含まない比較例２～比較例６では、リング試験片Ｂの摩耗量は９０μｍを超え、実施例との差異は顕著であった。
【0077】
回転ディスクＢの摺動表面の損傷は、実施例１～実施例５では認められなかった。
【0078】
比較例１の回転ディスクＢは実施例よりも摺動面の損傷が大きく認められた。比較例２～比較例６も同様に、回転ディスクＢの摺動面の損傷が顕著であった。
【0079】
上記試験結果より、実施例１～実施例７のリング試験片Ａ、Ｂおよびカップシールの摩耗が軽微である理由としては、相手材（回転ディスクＡ、Ｂおよびシリンダ）の摺動表面に形成された亜鉛成分被膜がその相手材の保護膜となり、相手材の表面が損傷しにくくなり、摺動時のアブレシブ摩耗が発生しにくくなったためと推測される。比較例１～比較例６の相手材の摺動表面は、亜鉛成分または青銅成分等の移着膜が形成されず、また損傷が顕著であり、損傷深さも実施例に比べると大きいことから、アブレシブ摩耗が促進され、リング試験片Ａ、Ｂおよびカップシールの摩耗が大きくなったと推測される。また、実施例１のＰＴＦＥ樹脂組成物は、亜鉛成分が多く配合されているにもかかわらず、その摩耗量は実施例２～実施例５より大きな値であったが、これは、金属亜鉛粉末のＰＴＦＥ樹脂組成物に対する補強効果および摺動発熱の放熱効果が、銅亜鉛合金粉末よりも低いためと推測される。
【産業上の利用可能性】
【0080】
本発明のＰＴＦＥ樹脂組成物からなるシール材は、シール部材などに汎用的に使用でき、耐摩耗性および相手材への非攻撃性に優れるので、例えば、気体や冷媒などを圧縮・膨張させる圧縮機などの無潤滑シール部材に好適に広く用いることができる。また、本発明の往復動圧縮機用カップシールは、例えば建設機械用コンプレッサや工場エアー供給用コンプレッサ、医療用酸素濃縮器に用いられるカップシールに使用でき、シール性の維持、シール材を使用する装置の寿命向上に繋がり、メンテナンス頻度の削減に貢献する。また、本発明のスクロール型圧縮機用チップシールは、スクロール旋回条件が高速・高負荷条件であっても耐摩耗性および相手材への非攻撃性が少なく、かつ、色ムラの無いスクロール型圧縮機用チップシールとなる。また、エアーシールとして大気環境で効果を発揮するが、窒素ガスや、炭化水素系ガス、水素ガス環境下でも効果が期待される。
【符号の説明】
【0081】
１ カップシール（シール部材）
２ 往復動圧縮機
３ シリンダ
４ ピストン
５ 吸入弁
６ 吐出弁
７ 圧縮室
８ コネクティングロッド
９ リテーナ
１０ 結合具
１１ チップシール（シール部材）
１１ａ 渦巻の巻き始め端部
１１ｂ 渦巻の巻き終わり端部
１１ｃ 摺動面
１２ 圧縮室
１３ シール溝
１４ 固定スクロール
１５ 可動スクロール
２１ リング試験片Ａ
２２ 回転ディスクＡ
２３ アルマイト被膜
２４ リング試験片Ｂ
２５ 回転ディスクＢ
２６ アルマイト被膜
２ 往復動圧縮機
３ シリンダ
４ ピストン
５ 吸入弁
６ 吐出弁
７ 圧縮室
８ コネクティングロッド
９ リテーナ
１０ 結合具
１１ チップシール（シール部材）
１１ａ 渦巻の巻き始め端部
１１ｂ 渦巻の巻き終わり端部
１１ｃ 摺動面
１２ 圧縮室
１３ シール溝
１４ 固定スクロール
１５ 可動スクロール
２１ リング試験片Ａ
２２ 回転ディスクＡ
２３ アルマイト被膜
２４ リング試験片Ｂ
２５ 回転ディスクＢ
２６ アルマイト被膜
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】