(57)【要約】【課題】  チューブを有するタイヤの受傷後における急激な内圧低下を防ぎ、受傷部をより確実に封止することができるタイヤ粒子集合体を提供する。【解決手段】  少なくともチューブ７を有するタイヤ１と、当該チューブ内に大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子４との集合体であるタイヤ粒子集合体１０であって、中空粒子４が、樹脂による連続相と独立気泡とからなる略球形状であり、チューブ７の内圧が低下した場合に、４０〜６０℃（再膨張開始温度（Ｔｓ２））に達することにより膨張することを要旨とする。隙間【選択図】    図２
2006231982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともチューブを有するタイヤと、前記チューブ内に大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子との集合体であるタイヤ粒子集合体であって、
前記中空粒子は、樹脂による連続相と独立気泡とからなる略球形状であり、前記チューブの内圧が低下した場合に、４０〜６０℃に達することにより膨張することを特徴とするタイヤ粒子集合体。
【請求項２】
下記一般式（Ｉ）
中空粒子の充填率＝（粒子体積値／チューブ容積値）×１００  …（Ｉ）
によって算出される前記中空粒子の充填率は、８０ｖｏｌ％以上であり、
前記粒子体積値は、前記チューブに充填される全中空粒子の大気圧下での合計体積と粒子周囲の空隙体積との合計量（ｃｍ3）であり、
前記チューブ容積値は、前記チューブに空気のみを充填して使用内圧（ｋＰａ）に調整した後、充填空気を内圧が大気圧になるまで排出した際の充填空気排出量（ｃｍ3）を用いて、下記一般式（II）
チューブ容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧）  …（II）
から求めた値（ｃｍ3）であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項３】
前記中空粒子の内圧である中空部圧力は、前記チューブの内圧の７０％以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項４】
前記チューブに充填された複数の前記中空粒子である中空粒子群の平均粒径は、４０〜２００μｍであり、
前記チューブに充填された前記中空粒子群の平均真比重は、０．０１〜０．０６(ｇ／ｃｍ３)であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項５】
前記中空粒子の内部にある気体は、窒素、空気、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして下記一般式(III)：
Ｒ１−Ｏ−Ｒ２・・・(III)
(式中のＲ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数が１〜５の一価の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子の一部をフッ素原始に置き換えても良い)にて表されるエーテル化合物、からなる群の中から選ばれた少なくとも１種の気体であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項６】
前記中空粒子の連続相は、ポリビニルアルコール樹脂、アクリロニトリル系重合体、アクリル系重合体および塩化ビニリデン系重合体の少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項７】
前記中空粒子の連続相は、アクリロニトリル系重合体からなり、該アクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル／メチルメタクリレート共重合体およびアクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メチルメタクリレート３元共重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メタクリル酸３元共重合体の少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項８】
前記チューブ内における大気圧下での平均嵩比重が前記中空粒子の平均真比重よりも大きく、前記中空粒子と混在して前記チューブに充填される多数の発泡体を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のタイヤ粒子集合体。
【請求項９】
前記発泡体は、直径が１〜１５ｍｍの略球体形状又は１辺が１〜１５ｍｍの立方体形状であり、平均嵩比重が０．０６〜０．３(ｇ／ｃｃ)であり、独立気泡又は連通気泡を有するものであることを特徴とする請求項８に記載のタイヤ粒子集合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューブを有するタイヤと、当該チューブ内に大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子との集合体であるタイヤ粒子集合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、大気圧よりも高圧に保持された独立気泡を有する中空粒子（気泡含有粒子）が、タイヤとリムとによって区画されるタイヤ気室に充填されることにより、タイヤへの外傷を受けて穴が空いた部分（以下、受傷部）を当該中空粒子により封止して、タイヤ気室に充填されている高圧気体の漏れを遅らせる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この技術によれば、タイヤ気室の内圧の低下に伴い中空粒子同士が摩擦を引き起こすことによって、タイヤ気室の温度が急激に上昇して当該中空粒子が一気に膨張し、タイヤの内圧は受傷前の内圧に近い状態まで復活することができる。
【特許文献１】特開２００３−１１８３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一般的に車椅子には、チューブを有するタイヤが装着されている。この車椅子に装着されるタイヤ（以下、車椅子用タイヤ）が受傷した場合、受傷部から空気が漏れてチューブの内圧が低下してしまい、安全かつ確実に走行することができない。また、受傷した車椅子用タイヤで走行した場合、当該車椅子用タイヤがリムから外れてしまうことがあり大変危険である。
【０００５】
この車椅子用タイヤに上述した従来の技術を適用した場合であっても、当該車椅子用タイヤは、乗用車に装着される空気入りタイヤと比べると走行速度が著しく遅いことによって、受傷後の中空粒子同士による摩擦が発生し難く、当該中空粒子が膨張しないことがあるため、安全かつ確実に走行することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、チューブを有するタイヤの受傷後における急激な内圧低下を防ぎ、受傷部をより確実に封止することができるタイヤ粒子集合体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】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の特徴は、少なくともチューブ（チューブ７）を有するタイヤ（タイヤ１）と、当該チューブ内に大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子（中空粒子４）との集合体であるタイヤ粒子集合体（タイヤ粒子集合体１００）であって、中空粒子が、樹脂による連続相と独立気泡とからなる略球形状であり、チューブの内圧が低下した場合に、４０〜６０℃（再膨張開始温度（Ｔｓ２））に達することにより膨張することを要旨とする。
【０００８】
なお、略球形状とは、製造上による影響のため長丸や楕円などの形状を含むものとする。
【０００９】
かかる特徴によれば、チューブの内圧が低下した場合（パンク状態）に、中空粒子が４０〜６０度に達することにより膨張することで、当該中空粒子が受傷部から噴出する高圧気体を堰き止めるため、当該受傷部をより確実に封止することができるとともに、内圧復活機能を確実に実現することができる。
【００１０】
ここで、内圧復活機能とは、チューブにおける内圧が低下した状態において、中空粒子が膨張することにより、チューブに充填された高圧気体を圧縮することとなるため、チューブの内圧を復活させることができる機能である。
【００１１】
このように、本発明に係るタイヤ粒子集合体によれば、受傷後の急激な内圧低下を防ぐとともに、受傷部をより確実に封止することができ、受傷後の走行を安全かつ確実に走行することができる。
【００１２】
また、本発明の特徴によれば、下記一般式（I）
中空粒子の充填率＝（粒子体積値／チューブ容積値）×１００  …（I）
によって算出される中空粒子の充填率は、８０ｖｏｌ％以上であり、粒子体積値は、チューブに充填される全中空粒子の大気圧下での合計体積と粒子周囲の空隙体積との合計量（ｃｍ3）であり、チューブ容積値は、チューブに空気のみを充填して使用内圧（ｋＰａ）に調整した後、充填空気を内圧が大気圧になるまで排出した際の充填空気排出量（ｃｍ3）を用いて、下記一般式（II）
チューブ容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧）  …（II）
から求めた値（ｃｍ3）であってもよい。
【００１３】
また、本発明の特徴によれば、中空粒子の内圧である中空部圧力が、チューブの内圧の７０％以上であってもよい。なお、中空部圧力が、チューブにおける内圧の８０％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、１００％以上であることが最も好ましい。
【００１４】
また、本発明の特徴によれば、チューブに充填された複数の中空粒子である中空粒子群の平均粒径が、４０〜２００μｍであり、チューブに充填された中空粒子群の平均真比重が、０．０１〜０．０６(ｇ／ｃｍ３)であってもよい。
【００１５】
また、本発明の特徴によれば、中空粒子の内部にある気体が、窒素、空気、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして下記一般式(III)：
Ｒ１−Ｏ−Ｒ２・・・(III)
(式中のＲ１およびＲ２は、それぞれ独立に炭素数が１から５の一価の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子の一部をフッ素原始に置き換えても良い)にて表されるエーテル化合物、からなる群の中から選ばれた少なくとも１種の気体であってもよい。
【００１６】
また、本発明の特徴によれば、中空粒子の連続相が、ポリビニルアルコール樹脂、アクリロニトリル系重合体、アクリル系重合体および塩化ビニリデン系重合体の少なくとも１種からなっていてもよい。
【００１７】
また、本発明の特徴によれば、中空粒子の連続相が、アクリロニトリル系重合体からなり、該アクリロニトリル系重合体が、アクリロニトリル重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル／メチルメタクリレート共重合体及びアクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メチルメタクリレート３元共重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メタクリル酸３元共重合体の少なくとも１種であってもよい。
【００１８】
また、本発明の特徴によれば、チューブ内における大気圧下での平均嵩比重が中空粒子の平均真比重よりも大きく、中空粒子と混在してチューブに充填される多数の発泡体を備えていてもよい。
【００１９】
また、本発明の特徴によれば、発泡体において、直径が１〜１５ｍｍの略球体形状又は１辺が１〜１５ｍｍの立方体形状であり、平均嵩比重が０．０６〜０．３(ｇ／ｃｃ)であり、独立気泡又は連通気泡を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、チューブを有するタイヤの受傷後における急激な内圧低下を防ぎ、受傷部をより確実に封止することができるタイヤ粒子集合体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
(タイヤ粒子集合体の構成)
次に、本発明に係るタイヤ粒子集合体の一例について、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２２】
図１は、本実施形態におけるタイヤ粒子集合体１０が装着された電動車椅子１００を示す斜視図である。また、図２は、本実施形態における電動車椅子１００に装着されるタイヤ粒子集合体１０を示す断面図である。
【００２３】
図１に示すように、電動車椅子１００は、身体の自由がほとんど利かない人が移動するために使用されるものである。この電動車椅子１００は、当該電動車椅子１００が走行に必要であるタイヤ粒子集合体１０と、電動車椅子１００を移動させるレバー１０１と、電動車椅子１００の移動に必要な電力を充填するバッテリー充電器１０２とを有している。
【００２４】
図２に示すように、タイヤ粒子集合体１０は、チューブ６を有するタイヤ１と、当該チューブ６内に大気圧を超える高圧気体とともに充填される複数の中空粒子４との集合体である。
【００２５】
タイヤ１は、ビードコア５ａ及びビードフィラー５ｂを含み、リム２と接するビード部５を有している。具体的には、ビード部５を構成するビードコア５ａには、スチールコードなどが用いられる。
【００２６】
タイヤ１は、当該タイヤ１の骨格となるカーカス層６を有している。また、カーカス層６のタイヤ径方向内側には、気密性の高いゴム層で形成され、中空ドーナツ状のチューブ７が配置されている。さらに、カーカス層６のタイヤ径方向外側には、路面と接するトレッド部８が配置されている。
【００２７】
ここで、リム２は、中空粒子４をチューブ７で堰き止め、かつ気体のみをチューブ７外に通過可能とするバルブ１２を有している。このバルブ１２は、所定の繊維（例えば、不織布）で構成されているフィルター（不図示）を備えていることが好ましい。
【００２８】
このようなバルブ１２を取り付けることによって、通常走行におけるチューブ７の内圧の自然低下に対し、中空粒子４を漏洩させることなく気体の補充作業を行うことができ、簡便にチューブ７の内圧をメンテナンスすることができる。また、本発明のタイヤ粒子集合体１０を製造する際、１つのバルブ１２にて中空粒子４をチューブ７に充填することが可能となるため、１つのバルブ穴しか持たない汎用リムをそのまま使用することができる。
【００２９】
中空粒子４は、チューブ７に大気圧を超える高圧気体とともに充填されている。なお、中空粒子４の詳細については、後述する。
【００３０】
ここで、タイヤ１は、電動車椅子１００などの一般にチューブを有するタイヤであれば、特に構造を限定する必要はない。
【００３１】
（中空粒子の構成）
次に、上述した中空粒子４の構成について説明する。
【００３２】
中空粒子４は、略球形状の樹脂による連続相で囲まれた独立気泡を有する。例えば粒径が１０μｍ〜５００μｍ程度の範囲で粒径分布を持った中空体、あるいは独立気泡による小部屋の多数を含む海綿状構造体である。
【００３３】
すなわち、中空粒子４は、外部と連通せずに密閉された独立気泡を内包する粒子であり、独立気泡の数は単数であってもよく、複数であってもよい。
【００３４】
本実施形態では、この『中空粒子群の独立気泡内部』を略称して『中空部』と表現する。また、この中空粒子４が独立気泡を有することは、中空粒子４が独立気泡を密閉状態で内包するための『樹脂製の殻』を有することを指す。さらに、上記の樹脂による連続相とは、この『樹脂製の殻を構成する成分組成上の連続相』を指す。なお、この樹脂製の殻の組成については後述する。
【００３５】
この中空粒子４の複数個（多数個）である中空粒子群は、高圧気体とともにチューブ７の内側に充填されることによって、通常の使用条件下ではタイヤの『使用内圧』を部分的に担うとともに、タイヤが外傷を受けた（以下、受傷）時には、チューブ７の失った内圧を復活（回復）させる機能を発現する源となる。この『内圧復活機能』については後述する。
【００３６】
ここで、『使用内圧』とは、『車椅子メーカーが各車椅子毎に指定したチューブ圧力値（ゲージ圧力値）』を指す。
【００３７】
さて、従来のタイヤ１は、チューブ７の内圧が大気圧まで低下した状態で走行すると、荷重によりタイヤ１が大きく撓み、タイヤ１のトレッド部８のサイド部が路面に接地するか、チューブ７同士が接触するため、摩擦と繰り返し屈曲変形とによる発熱によって、タイヤ１の骨格であるカーカス層６が疲労し、サイド部の摩耗傷が最終的にチューブ７内まで貫通することで破損に到る。
【００３８】
そこで、本実施形態では、外傷によってチューブ７の気体が漏れ出た際に、その後の走行に必要な最低限のチューブ７の内圧を適正に与え、失った内圧を復活させることを主目的としている。
【００３９】
以下において、主目的の１つである外傷によってチューブ７の気体が漏れ出た際に、その後の走行に必要な最低限のチューブ７の内圧を適正に与え、失った内圧を復活させることについて説明する。よって、本実施形態では、チューブ７を圧力容器と捉えている。
【００４０】
すなわち、パンクにより傷ついてしまったチューブ７の受傷部を、チューブ７に充填された中空粒子群により暫定的に封止した上で、中空粒子４を機能させて失った圧力を復活することによって、この目的を達成しようとするものである。
【００４１】
チューブ７の内圧が大気圧にまで低下したとしても、早期に失った内圧を復活させる機能（後述する内圧復活機能）を発揮させることによって、圧力容器として機能させることが肝要である。
【００４２】
より具体的には、チューブ７に充填される中空粒子４について、下記式（Ｉ）
中空粒子４の充填率＝（粒子体積値／チューブ容積値）×１００    …（Ｉ）
によって算出される中空粒子４の充填率が、８０ｖｏｌ％以上とすることが好ましい。
【００４３】
ここで、粒子体積値は、チューブ７に充填された中空粒子群の大気圧下での合計体積と粒子周囲の空隙体積との合計量（ｃｍ3）であり、以下の方法で算出できる。
【００４４】
まず、中空粒子４の大気圧下での平均嵩比重を求める。例えば、大気圧下にて既知体積であるものの重量を測定することにより算出する。最初に、大気圧下でメスシリンダーに中空粒子４を量りとり、超音波水溶液中にて振動を与え、中空粒子４間のパッキングが安定した状態にて、中空粒子４の総体積（粒子周囲の空隙体積を含む）と中空粒子４の総重量とを測定することによって、上記大気圧下での平均嵩比重を算出する。すなわち、中空粒子４の大気圧下での平均嵩比重は、
中空粒子の大気圧下での平均嵩比重＝（粒子の総重量）／（粒子の総体積）
である。
【００４５】
次に、チューブ７に充填された中空粒子４の総重量を測定し、上述した中空粒子４の大気圧下での平均嵩比重で割ることによって、チューブ７に充填された『粒子体積』を算出することができる。すなわち、
粒子体積＝（タイヤに充填した粒子の総重量）／（粒子の大気圧下での平均嵩比重）
である。
【００４６】
なお、容積が既知の容器に粒子を量り取りながらチューブ７に充填する方法でも所望の粒子体積の中空粒子４をタイヤ１内に充填することができる。
【００４７】
また、チューブ容積値は、チューブ７に空気のみを充填して使用内圧（ｋＰａ）に調整した後、充填空気を内圧が大気圧になるまで排出した際の充填空気排出量（ｃｍ3）を用いて、次式（II）から求めた値（ｃｍ3）である。
【００４８】
チューブ容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧）  …（II）
なお式（II）において使用内圧はゲージ内圧（ｋＰａ）を、大気圧値は気圧計による絶対値（ｋＰａ）を用いる。すなわち、大気圧は、ゲージ圧では０［ｋＰａ］で表されるが、大気圧値自体は日々刻々と変動するものであるため、その時点での気圧計から観測される絶対値を用いる。よって、例えば、ある時の大気圧が１０１３ｈＰａであった場合は、大気圧絶対値として１０１．３ｋＰａを式（II）に用いる。
【００４９】
次に、上記した中空粒子４の充填率を８０ｖｏｌ％以上とする理由について、通常使用からパンク状態となった場合の態様へと順に説明する。
【００５０】
まず、チューブ７に中空粒子４が多数充填され、さらにチューブ７に高圧気体が充填されて、チューブ７の内圧を使用内圧とする場合から説明する。
【００５１】
本実施形態では、チューブ７に中空粒子４が充填された後、中空粒子４の周囲の空隙部１１、言い換えればチューブ７の内圧が、装着車輌指定内圧等の所望の使用内圧となるように、空気や窒素等の高圧気体を充填することが肝要である。
【００５２】
チューブ７に中空粒子４が充填され、さらに気体が充填されてチューブ７の内圧を所望の内圧に設定すると、当初、中空粒子４の中空部圧力（独立気泡内の内圧）がチューブ７の内圧より小さいために、粒子は体積減少する。この時点での中空粒子４の形状は略球形状ではなく、球形状から扁平化して歪んだ形状（いわゆる、つぶれたラグビーボールのような形状）となっている。
【００５３】
この中空粒子４の形状が扁平化して歪んだ状態のまま車輌の走行が開始すると、中空粒子４は、球形状の場合と比べて、当該中空粒子４同士の衝突などにより、破壊しやすくなる。すなわち、中空粒子４が扁平化して歪んだ形状では、衝突による入力を均一に分散させることができず、耐久性面で大きな不利をもたらすことになる。
【００５４】
一方、扁平化して歪んだ中空粒子４は、その中空部圧力とチューブ７の内圧との差により体積減少した状態であるわけだが、一定期間にわたりチューブ７（粒子周囲の空隙部１１）の内圧を保ち続けることによって、中空粒子４の中空部圧力、言い換えれば、中空粒子４の独立気泡内の内圧を、チューブ７の内圧程度に高めることができる。すなわち、扁平化した中空粒子４は変形させられているため、その殻の部分には元の略球形状に戻ろうとする力が働いている。
【００５５】
また、扁平化した中空粒子４の中空部圧力は、チューブ７の内圧よりも低いことから、その内圧差を解消するために、チューブ７の気体の分子が樹脂による連続相の殻を通過して粒子の中空部内に浸透する。さらに、中空粒子４の中空部は独立気泡であり、その中の気体は発泡剤に起因するガスで満たされているため、チューブ７（粒子周囲の空隙部１１）の気体とは異なる場合がある。この場合は、上述の単なる内圧差だけではなく気体の分圧差に従いながら、その分圧差を解消するまでチューブ７の高圧気体が粒子中空部内へ浸透していく。
【００５６】
このように、チューブ７の高圧気体は、時間とともに中空粒子４の中空部内へ浸透していくため、この中空部内に浸透した分だけ、チューブ７の内圧が低下することとなる。よって、中空粒子４の中空部内に浸透した分を補うために、高圧気体を充填した上で所望の内圧をかけ続けることにより、所望の使用内圧に調整した、本実施形態のタイヤを得ることができる。
【００５７】
中空粒子４の中空部圧力は、チューブ７（中空粒子４の周囲の空隙部１１）の内圧に近づきながら、一旦減少した粒子体積を復活していき、粒子形状は扁平化されて歪んだ形状から元の略球形状へと復活していく。この形状を復活していく過程の中で、中空粒子４の中空部圧力がチューブ７の内圧に対して少なくとも７０％にまで増加することにより、粒子形状は扁平化した状態から略球形へ復活することができ、これによって上述した中空粒子の耐久性を保証することができる。
【００５８】
このように、中空粒子４のまわりに高圧気体が介在することとなり、通常走行時に中空粒子４が負担する荷重を無視できるほど軽減できる。また、上述の粒子体積を復活した中空粒子４においては、粒子形状が略球形に復活するため、タイヤ転動時の繰り返し変形に伴って、中空粒子４に加わる疲労や破壊も大幅に低減できる。この結果、中空粒子４の耐久性が損なわれることはない。中空粒子４の耐久性が損なわれない範囲は、チューブ７の内圧が、装着される車輌指定内圧等の所望する高圧下環境のなかで、中空粒子４が体積を復活しながら中空部圧力が増加する過程において、中空粒子４の中空部圧力がチューブ７の内圧の７０％以上であることが好ましい。さらには、８０％以上、９０％以上、そして１００％以上と高く設定することが推奨される。
【００５９】
ここで、中空粒子４の中空部圧力がチューブ７の内圧に対して少なくとも７０％である状態とするには、中空粒子４周囲の空隙気体の圧力を、少なくとも装着される車輌指定内圧等の所望するチューブ７の内圧に対して７０％以上まで高めた状態で保持され、この圧力をかけ続けたまま適切な時間を経過させればよい。あるいは、中空粒子４がタイヤ１とは別の圧力容器内に充填され、中空粒子４の周囲の空隙１１の内圧を少なくともチューブ７の内圧に対して７０％以上まで高めた状態で保持し、この圧力をかけ続けたまま圧力容器内にて適切な時間保持したうえで、中空粒子４の中空部圧力が増加した状態の中空粒子４をその周囲の気体とともにチューブ７に充填することによっても、所望のタイヤ粒子集合体１０を得ることができる。
【００６０】
なお、上述の適切な保持時間は、中空粒子４の殻の部分、すなわち中空粒子の連続相に対する空隙気体の透過性と、粒子中空部内の気体と空隙気体との分圧差とを考慮して設定すればよい。
【００６１】
以上の中空粒子４における機構、形状、体積の変化過程に則り、チューブ７（中空粒子４の周囲の空隙１１）に充填される気体の種類と圧力とを適宜に選択、そして調節することによって、中空粒子４の中空部圧力を所望の範囲に設定できる。
【００６２】
以上のように、中空粒子４の中空部圧力をチューブ７の内圧の７０％以上とした中空粒子４が、チューブ７に充填されることにより、チューブ７の内圧が大気圧となった状態から走行した時に、少なくとも一定距離の走行を可能とするチューブの内圧まで、チューブ７の内圧を復活させることを実現する必要がある。
【００６３】
次に、上述したチューブ７の失った内圧を復活させる機能（いわゆる、『内圧復活機能』）について説明する。
【００６４】
上述した中空粒子群がチューブ７に充填されたタイヤ粒子集合体１０では、タイヤ１が受傷すると、中空粒子４の周囲の空隙１１に存在するチューブ７の高圧気体がタイヤ１の外側に漏れ出る結果、チューブ７の内圧は大気圧と同程度の内圧にまで低下する。そして、このチューブ７の内圧低下の過程において、以下のことがチューブ７で起こっている。
【００６５】
まず、タイヤ１が外傷を受け、チューブ７の内圧が低下し始めると、多数の中空粒子４が、外傷を受けたタイヤ部分である受傷部を封止し、急激なチューブ７の内圧の低下を抑制する。
【００６６】
ここで、本実施形態では、中空粒子４の中空部圧力が、少なくとも通常走行使用時車輌指定タイヤの内圧の７０％以上と規定しているが、受傷部の封止能力は中空部圧力に依存する。すなわち、中空部圧力が７０％以上であれば略球形状を保つことが出来ることを上述したが、略球形状を保つことによって良好な流動性と弾力性を発現できるため、中空部圧力が低い場合に比べて、受傷部の封止限界が大幅に向上する。
【００６７】
また、チューブ７の内圧の低下に伴いタイヤ１の撓み量は増加し、チューブ容積が減少する。さらに、チューブ７の内圧が低下するとタイヤが大きく撓み、チューブ７の温度はタイヤ１自身の発熱によって上昇し始める。
【００６８】
一方、上述の使用内圧下で存在していた中空粒子４の中空部圧力（独立気泡中の気泡内圧力）は、受傷後も使用内圧に準じた高い圧力を保ったまま、言い換えれば、受傷前の粒子体積と中空部圧力を保持したままチューブ７に存在することとなる。よって、さらにタイヤが転動することにより、チューブ７の温度上昇に伴って中空粒子温度が上昇する。
【００６９】
そして、中空粒子温度が、中空粒子４の再膨張開始温度（Ｔｓ２：樹脂のガラス転移温度に相当する）を超えると、中空粒子４の殻は軟化し始める。このとき、中空粒子４の中空部内圧力が使用内圧に準じた高い圧力であるのに加え、中空粒子温度の上昇によりさらに中空部内圧力が上昇しているために、中空粒子４が体積膨張し、中空粒子４の周囲の空隙１１にある気体を圧縮することになるため、チューブ７の内圧を復活（回復）させることができるのである。
【００７０】
すなわち、チューブ７の内圧が低下した（いわゆる、タイヤが外傷を受けた）場合に、再膨張開始温度『Ｔｓ２』に達することにより中空粒子４が再膨張（膨張）する。
【００７１】
また、チューブ７の内圧を復活させるには、中空部圧力が使用内圧の少なくとも７０％である中空粒子４を、８０ｖｏｌ％以上の充填率の下にチューブ７内に充填しておくことが肝要である。その理由を、以下に示す。
【００７２】
中空粒子４の充填率が８０ｖｏｌ％よりも小さいと、受傷部を封止するまでにチューブ７の内圧の低下が大きく、荷重を支持することができないことがあり、リム２がタイヤ１を介して路面と接しながら走行してしまい、タイヤ１が破損してしまうことがある。また、受傷したタイヤ１で走行した場合、タイヤ１がリム２から外れしまうことあり大変危険である。
【００７３】
また、内圧復活機能を確実に実現させるためには、内圧復活機能が実現する前に、受傷部を確実に封止する事が肝要である。すなわち、受傷部の封止が不完全であると、復活したはずの内圧が、受傷部から漏洩してしまう結果、内圧復活機能により得られた内圧がその後の走行に一時的にしか貢献できないために、タイヤ１の受傷後の走行性能を保証できなくなるおそれがあるからである。
【００７４】
中空粒子４は、中空構造による低比重かつ弾力性に富んだ粒子であるために、タイヤ１が外傷を受けた受傷部から粒子周囲の空隙部１１の気体が漏洩し始めると、この空隙部１１の気体の漏洩による流れに乗って即座に受傷部に密集し、受傷部（傷口）を瞬時に封止する。このように、中空粒子１による受傷部の封止機能は、本実施形態の内圧復活機能を支える必須機能である。
【００７５】
以上のように、チューブ７に中空粒子４が充填されると、パンク後の内圧低下に伴うチューブ容積の減少とタイヤ１の撓み量の増大により、チューブ７の温度上昇に伴う中空粒子４の温度上昇によって、中空粒子４の膨張による内圧復活を果たし、受傷後における安全走行を実現できる。
【００７６】
また、中空粒子４の平均粒径について、好ましい範囲は、４０〜２００μｍの範囲である。該中空粒子４の平均粒径が４０μｍを下回ると、上述の真比重分布が広がり大真比重粒子群の小真比重粒子群に対する相対的な慣性力差とその運動による摩擦発熱により耐発熱性が悪化するため好ましくない。一方、中空粒子４の平均粒径が２００μｍを上回ると、通常走行下での粒子同士が衝突している状況や、パンク（受傷）によりチューブ７の内圧が大気圧となったときの走行（いわゆる、パンク状態）にて中空粒子群が直接的に荷重を支える状況において、大粒径側の粒子から選択的に破壊してしまい、所望する受傷後における走行性能を得られなくなる不利が生じるおそれがあるため好ましくない。
【００７７】
また、中空粒子４の平均真比重は、０．０１〜０．０６ｇ／ｃｃの範囲が好ましい。すなわち、０．０１ｇ／ｃｃよりも小さいと、通常走行下での中空粒子４の耐久性が低下し、通常使用中に『内圧復活機能』が失われることがある。一方、０．０６ｇ／ｃｃを超えると、通常高速走行における遠心力変動入力が大きくなって、発熱量が大きくなるため好ましくない。
【００７８】
ところで発明者らは、中空粒子４の発熱の実態についても鋭意検討し、中空粒子４の更なる耐熱耐久性の向上を達成した。
【００７９】
さて、中空粒子４はその原料である『膨張性樹脂粒子』を加熱膨張することにより得られ、この膨張性樹脂粒子には膨張開始温度『Ｔｓ１』が存在する。更に、加熱膨張によって得られた中空粒子４が再度加熱されると、中空粒子４は更なる膨張を開始し、ここに中空粒子の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が存在する。
【００８０】
発明者らは、これまで多くの膨張性樹脂粒子から中空粒子４を製造し検討を重ねてきた結果、膨張開始温度『Ｔｓ１』を耐熱耐久性の指標としてきたが、耐熱耐久性の指標としては再膨張開始温度『Ｔｓ２』が適切であることを見出すに到った。
【００８１】
まず、膨張性樹脂粒子を膨張（加熱膨張）させる場合における膨張挙動を観察した。膨張性樹脂粒子は膨張する前の段階にあるため、中空粒子４の状態と比較して、粒径が極端に小さく、樹脂製の殻部の厚さが極端に厚い。よって、マイクロカプセルとしての剛性が高い状態にある。したがって、加熱膨張の過程で樹脂製の殻部の連続相がガラス転移点を越えても、更なる加熱により殻部がある程度柔らかくなるまでは、内部ガスの膨張力が殻部の剛性にうち勝つことが出来ない。よって、膨張開始温度『Ｔｓ１』は実際の殻部のガラス転移点よりも高い値を示す。
【００８２】
一方で、中空粒子を再度膨張（再加熱膨張）させる場合では、中空粒子４の殻部の厚さが極端に薄く、中空体としての剛性が低い状態にある。したがって、加熱膨張の過程で殻部の連続相がガラス転移点を越えると同時に膨張を開始するため、再膨張開始温度『Ｔｓ２』は、膨張開始温度『Ｔｓ１』より低い位置づけとなる。
【００８３】
本実施形態では、膨張性樹脂粒子の膨張特性を活用するのではなく、いったん膨張させた中空粒子４の更なる膨張特性を活用するものであるため、耐熱性（耐久性）を議論するには、従来の膨張開始温度『Ｔｓ１』ではなく、再膨張開始温度『Ｔｓ２』を指標とすべきである。
【００８４】
また、中空粒子４の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が４０〜６０℃であることが肝要である。なぜなら、中空粒子４の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が４０℃よりも低いと、選択したタイヤサイズによっては、そのタイヤの保証速度に到達する以前に、中空粒子４が再膨張を開始する場合があるからである。
【００８５】
一方、中空粒子４の再膨張開始温度『Ｔｓ２』が６０℃を超えると、受傷後におけるランフラット走行において、中空粒子４の摩擦発熱に起因する急激な温度上昇が起こっても、再膨張開始温度『Ｔｓ２』に達することが出来ない場合があり、よって目的とする『内圧復活機能』を十分に発現させることが出来なくなる場合がある。このため、再膨張開始温度『Ｔｓ２』の範囲は４０〜６０℃である。
【００８６】
以上のように、上述した上限値および下限値に従う際、再膨張開始温度『Ｔｓ２』を有する中空粒子４が充填されることにより、内圧復活機能を確実に発現させるとともに、高速度走行での耐熱耐久性を向上させることで、通常走行時の『内圧復活機能保持』が達成される。
【００８７】
次に、中空粒子４の中空部にある気体としては、窒素、空気、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして次の一般式（III）：
Ｒ1−Ｏ−Ｒ2        …（III）
（式中のＲ1およびＲ2は、それぞれ独立に炭素数が１〜５の一価の炭化水素基であり、該炭化水素基の水素原子の一部をフッ素原子に置き換えても良い）にて表されるエーテル化合物、からなる群の中から選ばれた少なくとも１種の気体であることが好ましい。
【００８８】
また、チューブ７に充填される気体は空気でも良いが、中空粒子４中の気体がフルオロ化物でない場合には、安全性の面から酸素を含まない気体、たとえば窒素や不活性ガス等であってもよい。
【００８９】
なお、独立気泡を有する中空粒子４を得る方法は特に限定されないが、発泡剤を用いて『膨張性樹脂粒子』を得、これを加熱膨張させる方法が一般的である。この発泡剤としては、高圧圧縮ガス及び液化ガスなどの蒸気圧を活用する手法、熱分解によって気体を発生する熱分解性発泡剤を活用する手法などを挙げることができる。特に、熱分解性発泡剤には窒素を発生させる特徴のあるものが多く、これらによる発泡によって得られる膨張性樹脂粒子の反応を適宜制御することによって得た粒子は気泡内に主に窒素を有するものとなる。
【００９０】
この熱分解性発泡剤としては、特に限定されないがジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、パラトルエンスルフォニルヒドラジンおよびその誘導体、そしてオキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジンを好適に挙げることができる。
【００９１】
以下、高圧圧縮ガス及び液化ガスなどの蒸気圧を活用して中空粒子４となる『膨張性樹脂粒子』を得る手法を説明する。
【００９２】
中空粒子４を形成する樹脂による連続相を重合する際、炭素数２〜８の直鎖状あるいは分岐状の脂肪族炭化水素及びそのフルオロ化物、炭素数２〜８の脂環式炭化水素及びそのフルオロ化物、そして上述した一般式（III）にて表されるエーテル化合物、からなる群の中から選ばれた少なくとも１種を発泡剤として高圧下で液化させ、反応溶媒中に分散させつつ、乳化重合させる手法である。
【００９３】
これにより上記に示されるガス成分を液体状態の発泡剤として、上述した樹脂連続相にて封じ込めた『膨張性樹脂粒子』を得ることができ、これを加熱膨張させることによって、所望の中空粒子４を得ることができる。
【００９４】
また、『膨張性樹脂粒子』の表面に、シリカ粒子等のアンチブロッキング剤、カーボンブラック微粉、帯電防止剤、界面活性剤、油剤等をコーティングした上で加熱膨張させることにより、目的の中空粒子４を得ることができる。
【００９５】
本実施形態の効果をさらに高める工夫としては以下の手法が挙げられる。すなわち、上述の中空粒子４に加え、『膨張性樹脂粒子』を一部添加することである。これにより、タイヤ１の受傷後の本実施形態による内圧復活機能をさらに早期に実現させることができる。
【００９６】
しかしながら、共存する中空粒子４の耐久性を低下させる要因となるために以下の範囲での適用が好ましい。両者の相反する特性をうまく活用しうる範囲として、チューブ７に充填された全粒子重量に対する『膨張性樹脂粒子』の含有率を４０ｍａｓｓ％以下、さらには含有率を３０ｍａｓｓ％以下、２０ｍａｓｓ％以下、そして１０ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。
【００９７】
また、受傷によりチューブ７の内圧が低下した状態において、中空粒子４によって必要最低限の内圧を付与するには、中空粒子４の中空部内に所定圧力で封入された気体が、粒子外部へ漏れでないこと、換言すると、中空粒子の殻の部分に相当する樹脂による連続相が気体を透過し難い性質を有することが肝要である。
【００９８】
すなわち、連続相を構成する樹脂は、ガス透過性の低い材質によること、具体的には、アクリロニトリル系共重合体、アクリル系共重合体、塩化ビニリデン系共重合体のいずれか少なくとも１種から成ることが肝要である。これらの材質は、タイヤ変形による入力に対して中空粒子４としての柔軟性を有するため、本実施形態に特に有効である。
【００９９】
また、中空粒子４の連続相には、アクリロニトリル系重合体、アクリル系重合体および塩化ビニリデン系重合体のいずれかを適用することが好ましい。さらに詳しくは、重合体を構成するモノマーが、アクリロニトリル、メタアクリロニトリル、メチルメタクリレート、メタクリル酸、塩化ビニリデンから選択される重合体であり、好ましくはアクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メチルメタクリレート３元共重合体、アクリロニトリル／メタアクリロニトリル／メタクリル酸３元共重合体から選ばれた少なくとも１種がそれぞれ有利に適合する。これらの材料は、いずれもガス透過係数が小さくて気体が透過し難いために、中空粒子の中空部内の気体が外部に漏れ難く、中空部内圧力を適切に保持することができる。
【０１００】
さらに、中空粒子４の連続相は、３０℃におけるガス透過係数が３００×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、好ましくは３０℃におけるガス透過係数が２０×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、さらに好ましくは３０℃におけるガス透過係数が２×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下であることが推奨される。
【０１０１】
なぜなら、通常の車椅子１００に装着されるタイヤ１におけるチューブ７のガス透過係数は３００×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のレベルにあって、十分な内圧保持機能を有している実績を鑑み、粒子の連続相についても、３０℃におけるガス透過係数を３００×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とした。ただし、このバス透過係数のレベルでは、３〜６カ月に１度程度の内圧補充が必要であるから、そのメンテナンス性の点からも、２０×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下、さらに好ましくは２×１０-12（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ2・ｓ・ｃｍＨｇ）以下とすることが推奨される。
【０１０２】
ここで、本実施形態に従って、チューブ７に中空粒子４が充填されるにあたり、タイヤ１が外傷を受けた際の受傷部の封止機能を高めるために、平均嵩比重が中空粒子４の平均真比重よりも大きい発泡体の多数を中空粒子群に混在させる手段が有効である。
【０１０３】
具体的には、直径が１〜１５ｍｍの略球体形状または一辺が１〜１５ｍｍの立方体形状であり独立または連通気泡を有し、平均嵩比重が０．０６〜０．３ｇ／ｃｃであり、かつ粒子の平均真比重よりも大きい嵩比重値である発泡体の多数を加えることにより、内圧復活機能させる期間（タイミング）が早まり、タイヤの受傷後の走行能力を増大させることが可能である。
【０１０４】
すなわち、中空粒子４は略球形状であるために流動性が高く、よってバルブ１２等の内径の小さい導入口からチューブ７の内部に、容易に充填することができる。その一方、タイヤ１の受傷時に、受傷部からタイヤ１の外側へ中空粒子４がチューブ７の高圧気体とともに吹き出ようとして、受傷部の内面に集まることになる。
【０１０５】
しかしながら、受傷部の内面からタイヤ外周面までの受傷経路は直線ではなく複雑に入り組んだ形状を呈するため、受傷部から入り込んだ中空粒子４は、経路の途上行く手を阻まれる結果、多数の中空粒子４が受傷部の内面に圧縮状態で集合することになり、受傷部が暫定的に封止される。ここで、暫定的に封止とは、中空粒子４そのものの漏洩はないが、中空粒子４の周囲の空隙１１にある気体が徐々に漏洩する状態を指す。
【０１０６】
その際、受傷部の外傷の形や大きさによっては、中空粒子４のみによる暫定的封止が不完全な場合がある。このような場合において、上述した発泡体の多数を加えておくことにより、次のように封止のレベルを向上させることができる。
【０１０７】
すなわち、転動中のチューブ７においては、速度に応じた遠心力が発生しており、その遠心力下において嵩比重の大きい発泡体はタイヤ１に設けられるチューブ７側へ、そして真比重の小さい中空粒子４は、発泡体より回転中心に近い側へ夫々偏在する。
【０１０８】
この状態においては、もし中空粒子４のみでは封止できない程の大きさの外傷を受けたとしても、タイヤ１に設けられるチューブ７の近傍に、発泡体が多数偏在しているため、発泡体がタイヤ１の外部へ吹き出ようとして、受傷部の内面にいち早く密着することによって、受傷部を封止することとなり、極めて有効である。
【０１０９】
特に、発泡体が連通気泡を持つ熱可塑性ウレタンによる発泡体の場合、圧縮性が高く、タイヤ１の受傷の形状に密着しやすいことと、結果的に大きな受傷部を発泡体により極めて複雑かつ微細化できることによって、その複雑・微細化された気体の散逸流路を中空粒子４にて封止するに最も適した様態へ変化させることが出来るため、大変有効な手段となる。
【０１１０】
（作用・効果）
本発明のタイヤ粒子集合体１０によれば、チューブ７の内圧が低下した場合（パンク状態）に、中空粒子４の４０〜６０度（再膨張開始温度（Ｔｓ２））に達することにより膨張することで、当該中空粒子４が受傷部から噴出する高圧気体を堰き止めるため、当該受傷部をより確実に封止することができるとともに、内圧復活機能を確実に実現することができる。
【０１１１】
また、電動車椅子１００は、乗用車に装着される空気入りタイヤと比べると走行速度が著しく遅く、例えば０〜約６ｋｍ／ｈであることによって、受傷後の中空粒子４同士による摩擦が発生し難くいため、中空粒子４の再膨張開始温度（Ｔｓ２）を４０〜６０℃に設定することにより、受傷後の急激な内圧低下を防ぐとともに、受傷部をより確実に封止することができ、受傷後の走行を安全かつ確実に走行することができる。
【０１１２】
また、中空粒子４の充填率が８０ｖｏｌ％以上であることにより、受傷部を封止するまでの走行において荷重を支持することができ、タイヤ１（特に、サイドウォールＳＷ）の破損を防止するとともに、タイヤ１がリムから外れてしまうことを防止することができる。
【０１１３】
（その他の実施形態）
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１１４】
本実施形態において、タイヤ１は、電動車椅子１００に装着されるものとして説明したが、これに限定されるものではなく、例えば一般的な車椅子や自転車などに装着されるものであってもよい。
【０１１５】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【実施例】
【０１１６】
次に、本発明の効果をさらに明確にするために、以下の実施例及び比較例に係るタイヤ粒子集合体を用いて行った試験結果について説明する。
【０１１７】
表１では、実施例１及び比較例１、比較例２に係るタイヤ粒子集合体の各種条件、及び当該タイヤ粒子集合体の受傷後による走行が可能かであるか否か（以下、走行可能可否）の結果を示す。
【表１】
2006231982.tif 000003
【０１１８】
表１に示すように、各タイヤサイズは、１０インチである。また、各タイヤ粒子集合体を電動車椅子に装着し、路面上に置いてある２ｍｍの釘が貫通した板を踏むように低速走行（約４ｋｍ／ｈ）させて、強制的にパンクさせた状態とした。
【０１１９】
実施例１に係るタイヤ粒子集合体では、中空粒子の充填率が８０ｖｏｌ％であり、再膨張開始温度（Ｔｓ２）が４０〜６０℃である。また、比較例１に係るタイヤ粒子集合体では、中空粒子の充填率が７０ｖｏｌ％であり、再膨張開始温度（Ｔｓ２）が４０〜６０℃である。また、比較例２に係るタイヤ粒子集合体では、中空粒子の充填率が８０ｖｏｌ％であり、再膨張開始温度（Ｔｓ２）が６０℃以上である。
【０１２０】
実施例１に係るタイヤ粒子集合体は、受傷後による走行が可能であり、比較例１及び比較例２に係るタイヤ粒子集合体は、受傷後による走行が不可能であった。すなわち、中空粒子の充填率が８０ｖｏｌ％以上であり、再膨張開始温度（Ｔｓ２）が４０〜６０℃であるタイヤ粒子集合体は、受傷後による走行が可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施形態係るタイヤ粒子集合体１０が装着された電動車椅子１００を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るタイヤ粒子集合体１０を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１…タイヤ、２…リム、４…中空粒子、５…ビード部、５ａ…ビードコア、５ｂ…ビードフィラー、６…カーカス層、７…チューブ、８…トレッド部、１０…タイヤ粒子集合体、１１…中空粒子の周囲の空隙、１２…バルブ、１００…電動車椅子
【図１】
2006231982.tif 000004
【図２】
2006231982.tif 000005