(57)【要約】【課題】タイヤのパンク等によるタイヤ気室内圧の低下から、その空気内圧が、中空粒子の体積増加に基いて復活されるまでの間の、安定にして安全な継続走行を可能にする。【解決手段】リムガード１０を具える、偏平率が３０〜５０％の範囲のタイヤ1を適用リム２に装着し、この適用リム２とタイヤ１とで区画されるタイヤ気室３内に、樹脂よりなる連続相と、それに囲まれた独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子１３の多数個を加圧下で封入してなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リムガードを具える、偏平率が３０〜５０％の範囲のタイヤを適用リムに装着し、この適用リムとタイヤとで区画されるタイヤ気室内に、樹脂よりなる連続相と、それに囲まれた独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子の多数個を加圧下で封入してなる安全タイヤ。
【請求項２】
タイヤ断面高さを１００ｍｍ以下としてなる請求項１に記載の安全タイヤ。
【請求項３】
タイヤの、少なくともサイド部の内面に、横断面形状が三日月状をなす、最大厚みが２〜７ｍｍの範囲の補強ゴムを配設してなる請求項１もしくは２に記載の安全タイヤ。
【請求項４】
中空粒子の、タイヤ気室内への、下記式（Ｉ）に従う充填率を５Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下とし、中空粒子の中空部圧内を、タイヤの使用内圧の７０％以上とするとともに、中空粒子の膨張開始温度（Ｔｓ２）を９０〜２００℃の範囲としてなる請求項１〜３のいずれかに記載の安全タイヤ。
記
中空粒子の充填率＝（粒子体積値／タイヤ気室容積値）×１００・・・・・・（Ｉ）
ここで、
粒子体積値：タイヤ気室に配置した全中空粒子の大気圧下での合計体積と粒子間の空隙体積との合計量（ｃｍ３）
タイヤ気室容積値：タイヤとリムとの組立体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）
タイヤ気室容積値＝（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圧値（ｋＰａ）を、大気圧値は気圧計による絶対値（ｋＰａ）を用いる。
【請求項５】
タイヤ気室内への充填気体の、３０℃の大気圧下での水蒸気含有率を７０％以下に調整してなる請求項１〜４のいずれかに記載の安全タイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイヤが外傷等を受けることによってパンクして、充填内圧が漏出した状態となってなお、必要とされる距離の、安全な継続走行を可能とするべく、タイヤと適用リムとで区画されるタイヤ気室内へ、熱膨張可能な中空粒子を加圧下で封入してなる安全タイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの、リムへの装着姿勢の下で、タイヤとリムとで区画された空間内へ、樹脂による連続相と、大気圧より高圧に保持された独立気泡とからなる気泡含有粒子を多数個封入してなる安全タイヤは、たとえば、出願人の先の提案に係る特許文献１に記載されている。
【０００３】
この安全タイヤでは、タイヤが受傷して内圧が低下し始めると、気泡含有粒子が受傷部を封止して急激な内圧低下を抑制する一方で、タイヤ内圧の低下に伴ってタイヤの撓み量が増加してタイヤ内容積が減少することにより、気泡含有粒子そのものが直接的に荷重を負担することとなり、その後の走行に必要な最低限のタイヤ内圧を保持することとなるとし、また、受傷前のタイヤ内圧下で存在していた気泡含有粒子の独立気泡中の気泡内圧力は、受傷後も上記タイヤ内圧に準じた圧力を保ったまま、言い換えれば、受傷前の気泡含有粒子総体積を保持したままタイヤ内に存在することになるので、タイヤがさらに転動することによって、気泡含有粒子そのものが直接的に荷重を負担しつつ気泡含有粒子同士が摩擦を引き起こして自己発熱し、これにより、タイヤ内の気泡含有粒子温度が急上昇して、該温度が気泡含有粒子の連続相を形成する樹脂の軟化温度を超えると、気泡含有粒子の独立気泡中の気泡内圧が受傷前のタイヤ内圧に準じた圧力であるのに加え、前記気泡含有粒子温度の急上昇によりさらに気泡内圧が上昇するため、気泡含有粒子が一気に体積膨張し、タイヤ内圧は受傷前の状態に近い圧力まで復活することになるとする。
【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】
しかるに、このような従来技術にあっては、タイヤ内圧の低下の開始から、気泡含有粒子が、摩擦発熱に基く熱膨張によって体積増加して、タイヤ内圧を復活させるに到るまでの間に比較的長い時間を要することになり、この場合とくに、気泡含有粒子が相互に摩擦接触するほどにタイヤ内圧が低下した後、それらの気泡含有粒子が熱膨張を開始するまでの間等には、タイヤ内圧が著しく低い状態となって、安全タイヤの圧潰変形量が大きくなるため、タイヤのパンク下での安定した継続走行を行い得なくなるおそれがあり、このことは、タイヤ内圧の漏出速度が低速であって、気泡含有粒子が熱膨張するに到るまでの相互の摩擦時間、ひいては、それらが体積増加するまでの時間がとくに長くなる場合に一層重大であった。
【０００５】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、タイヤのパンク等によるタイヤ気室内圧の低下から、タイヤ気室内に充填配置した、気泡含有粒子をも含む中空粒子の体積増加に基いて、そのタイヤ気室内圧を復活させるに到るまでの間の、タイヤ、直接的にはタイヤサイド部の不測の撓み変形を抑制することにより、安定にして安全な継続走行を可能にした安全タイヤを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る安全タイヤは、リムガードを具える、偏平率が３０〜５０％の範囲のタイヤを適用リムに装着し、この適用リムとタイヤとで区画されるタイヤ気室内に、樹脂よりなる、一もしくは複数の小部屋を含む連続相と、それに囲まれた一もしくは複数の独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子の多数個を加圧下で封入してなるものである。
【０００７】
ここで、リムガードとは、タイヤのサイド部に形成されてリムおよびタイヤそれ自身を縁石その他から保護するべく機能するサイド凸部もしくは凸条をいうものとし、また適用リムとは、タイヤサイズに応じて下記の規格に規定されたリムをいうものとする。
【０００８】
この規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって決められたものであり、例えば、アメリカ合衆国では“THE TIRE AND RIM ASSOCIAITION INC.のYEAR BOOK”であり、欧州では、“THE European Tyre and Rim Technical OrganizationのSTANDAS MANUAL”であり、日本では日本自動車協会の“JATMA YEAR BOOK”である。
【０００９】
また、ここで、「加圧下で」とは、タイヤの使用内圧の作用状態にあることをいい、その使用内圧とは、自動車メーカーが車両毎に指定した、装着位置ごとのタイヤ気室内圧（ゲージ圧）を指すものとする。
【００１０】
このような安全タイヤにおいて、好ましくは、タイヤ断面高さを１００ｍｍ以下とする。
ここにおけるタイヤ断面高さは、タイヤの外径とリム径との差の１／２の寸法をいうものとし、上記の外径とは、タイヤを適用リムに装着して規定の空気圧としたときの無負荷状態のタイヤ外径をいうものとする。
【００１１】
そしてさらに、「規定の空気圧」とは、上記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいい、この場合、最大負荷能力とは、上記の規定でタイヤに負荷することが許される最大の質量をいう。
なお、ここにおける空気は、窒素ガス等の不活性ガスその他に置換できることはもちろんである。
【００１２】
そしてまた好ましくは、タイヤの、少なくともサイド部の内面に、横断面形状が三日月状をなす。最大厚みが２〜７ｍｍの範囲の補強ゴムを配設する。
【００１３】
なお、ここにおいてより好ましくは、中空粒子の、タイヤ気室内への、下記式（Ｉ）に従う充填率を５Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下、好適には１０Ｖｏｌ％以上とし、中空粒子の中空部圧内を、タイヤの使用内圧の７０％以上とするとともに、中空粒子の膨張開始温度（Ｔｓ２）を９０〜２００℃、より好ましくは、１１０℃〜２００℃の範囲とする。
【００１４】
記
中空粒子の充填率＝（粒子体積値／タイヤ気室容積値）×１００・・・・・・（Ｉ）
ここで、
粒子体積値：タイヤ気室に配置した全中空粒子の大気圧下での合計体積と粒子間の空隙体積との合計量（ｃｍ３）
タイヤ気室容積値：タイヤとリムとの組立体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）
タイヤ気室容積値＝（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圧値（ｋＰａ）を、大気圧値は気圧計による絶対値（ｋＰａ）を用いる。
ここでの「中空部」とは、中空粒子の、一もしくは複数の独立気泡の内部をいうものとする。
【００１５】
そしてさらに好ましくは、タイヤ気室内への充填気体の、３０℃の大気圧下での水蒸気含有率を７０％以下に調整する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る安全タイヤでは、タイヤの偏平率を３０〜５０％の範囲として、タイヤ断面幅に対する断面高さの比率を小さくすることで、定常状態のタイヤそれ自身に、高い路面グリップ力の他、高い応答性。制動性能等のすぐれた連動性能を発揮させることができる。
【００１７】
しかもここでは、タイヤ気室内に充填した中空粒子が、とくにはロードノイズの大きな路面上での定常走行時の、タイヤ気室内の空洞共鳴音を大きく低減させるべくも機能することから、定常走行時の静粛性が一段と向上することになる。
【００１８】
すなわち、タイヤは、それを、開放した気柱管と仮定すると、以下の式で表わされる固有周波数を有し、この場合、波長λは、（Ｄ−Ｒ）π／２で表わされることになり、
ｆ＝Ｖ／λ＝２Ｖ／（Ｄ−Ｒ）π
ｆ:タイヤ気室内固有周波数[Hz]
Ｖ：音速[m/s]
λ：波長[m]
Ｄ：タイヤ外径[m]
Ｒ：リム径[m]
タイヤは、その固有周波数ｆ≒２５０Ｈｚ付近に固有の共鳴音(空洞共鳴音)があり、路面の荒れたロードノイズ路等を走行すると路面からの振動で空洞共鳴音が励起されピーク感を持ち、これが静粛性を損ねている。
しかしながら、中空粒子を封入したタイヤでは、中空粒子が封入される事により、空気の量そのものを減らす事が出来、また中空粒子によって、波長が分散され、周波数も分散する事から、ピークが出にくくなり空洞共鳴音が飛躍的に低減することになる。
【００１９】
この一方で、タイヤがカット傷等の外傷を受けてパンクした場合には、はじめに、タイヤ気室内の中空粒子が、その傷内へ入り込んで、傷口を閉塞して、気室内圧の急激な低下を抑制する。
その後は、気室内圧の低下に伴うタイヤの撓み変形量の増加の下で、中空粒子は、相互に摩擦して自己発熱し、これに基く、樹脂連続相の軟化および中空部圧力の増加によって体積膨張して、タイヤ気室内圧を、少なくともタイヤのサイド部が接地しなくなるタイヤ気室圧力まで復活させる。これがため、この安全タイヤを装着した車両は、必要とされる距離を十分安全に継続走行することができる。
【００２０】
しかもかかるタイヤでは、タイヤの偏平率を３０〜５０％として、タイヤサイド部の高さを抑え、そのサイド部の剛性増加をもたらすとともに、そのサイド部に形成したリムガードを、リムのフランジ部に接触させて荷重の支持に寄与させ、併せて、そのリムガードを、サイド部の撓み変形を抑制する補強リブとしても機能させることにより、タイヤ気室内圧が、たとえば、大気圧の近くまで低下した後、その気室内圧が、中空粒子の体積増加に基いて復活されるまでの間等における、安全タイヤの圧潰変形を有効に抑制することができ、これがため、タイヤ気室内圧が、それの最低値近くの値となってから、十分に復活するまでの間にあっても、安全タイヤの、安定にて安全な継続走行を十分に担保することが可能となる。
【００２１】
これはすなわち、タイヤの偏平率が５５％以上では、タイヤの断面高さが高くなって、タイヤ気室内圧の漏出に対し、サイド部、ひいては、タイヤ自体が圧潰変形し易くなる一方で、偏平率が２５％以下のタイヤは、断面高さが低くなりすぎて、現実質的には製造困難であることによるものである。
【００２２】
そして、タイヤのパンクの後の、タイヤ気室内圧が復活するまでの間の、安全タイヤの走行安定性は、タイヤの断面高さを、たとえば、２１５／４５  Ｒ１７、２１５／４５  Ｒ１８、２４５／４０Ｒ  １８および２４５／３５  Ｒ１９等のサイズのタイヤのように１００ｍｍ以下としてタイヤサイド部の、撓み変形に対する剛性を一層高めることでより確実なものとすることができる。
この一方で、タイヤ断面高さ１００ｍｍを越えるものとしたときは、タイヤ気室内圧の低速漏出等に対し、圧潰変形が発生し易くなるうれいがある。
【００２３】
ところで、安全タイヤのこの走行安定性は、上述したところに代えてもしくは加えて、タイヤサイド部の内面に、横断面形状が三日月状をなす、最大厚みが２〜７ｍｍの範囲の補強ゴムを配置して、その補強ゴムに荷重を負担させる場合にさらに向上させることができ、この場合は、たとえタイヤ内圧の、低速での漏出が生じても、そのタイヤ内圧の減増のいかんにかかわらず、常に安定した継続走行を担保することが可能となす。
【００２４】
ここで、補強ゴムの最大厚みを２ｍｍ未満としたときは、タイヤサイド部の潰れ易さが否めず、一方、７ｍｍを越える厚みとしたときは、タイヤの定常状態の下での、タイヤの上下剛性が高くなりすぎて、乗心地が悪化する他、タイヤ質量が大きくなって、転がり抵抗が大きくなる不利がある。
【００２５】
かかるタイヤにおいて、タイヤ気室内への中空粒子の充填率を５Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下とした場合には、中空粒子による受傷部の閉塞をより適正に行うとともに、パンク時の内圧復活機能を所期した通りに発揮させることができる。
【００２６】
またここで、中空粒子の中空部の圧力を、タイヤの使用内圧の７０％以上とした場合には、パンクによって、タイヤ気室内圧が大気圧まで低下してなお、中空粒子の、上述したような内圧復活機能の下で、そのタイヤ気室内圧を、タイヤのサイド部が接地しなくなる以上に高めることができる。
【００２７】
そしてさらに、タイヤ気室内への充填気体、たとえば、空気、窒素ガスその他の不活性ガス等の、３０℃の大気圧下での水蒸気含有率を７０％以下としたときは、中空粒子の、タイヤ気室内での円滑なる流動性を担保して、中空粒子に、所期した通りの内圧復活機能をより十分に発揮させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１はこの発明の対象となるタイヤ・リム組立体を例示する横断面図であり、図示のこの組立体は、タイヤ１を適用リム２に組付けて、タイヤ１とリム２とで区画されるタイヤ気室３内に規定の内圧を充填してなる。
【００２９】
ここにおけるタイヤ１は、ビードコア４を配置した一対のビード部５間にトロイド状に延びる、少なくとも一枚のカーカスプライからなるカーカス６を具えるとともに、そのカーカス６のクラウン域の外周側に配設した、少なくとも一層のベルト層からなるベルト７および、ベルト７のさらに外周側に配設されて踏面を形成するトレッド８を具えてなり、カーカス６のそれぞれの側部部分は、ビードコア４の周りで、タイヤ半径方向の内側から外側に巻き返して固定してなる。
【００３０】
またここでは、タイヤの断面幅Ｗに対する断面高さＳＨの比率として定義することのできるタイヤの偏平率を、たとえば、サイズが２２５／４５  Ｒ１７、２３５／４５  Ｒ１７、２５５／４０  Ｒ１７および２４５／３５  Ｒ１９等のタイヤのように、３０〜５０％の範囲とし、さらには、少なくとも一方、図では両方のサイドウォール９の、タイヤ最大幅の近傍位置に、タイヤそれ自身およびリム２を縁石その他から保護するための、たとえば、横断面形状が三角山形状をなす、一条の円環状突条により構成したリムガード１０を設ける。
ここでより好ましくは、タイヤ断面高さＳＨを１００ｍｍ以下の高さとする。
【００３１】
そしてまた好ましくは、タイヤの、少なくともサイドウォール９の内面に、たとえば、インナーライナとカーカス６との間に位置して、横断面形状が三日月状をなす、最大厚みが２〜７ｍｍの範囲の補強ゴム１１をこれも円環状に配設する。
なお、図１中１２は、適用リム２のバルブ取付口に装着した給排気バルブを示す。
【００３２】
以上このようなタイヤ・リム組立体を用いたこの発明に係る安全タイヤは、図２に幅方向断面図で示すように、タイヤ気室３内に、樹脂よりなる連続相と、独立気泡からなる熱膨張可能な中空粒子１３の多数個を加圧下で充填配置してなる。
図中１４は、中空粒子１３の間に存在する空隙を示す。
【００３３】
この中空粒子１３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、たとえば粒径が１０μｍ〜５００μｍ程度の範囲の粒径分布を持つ中空体、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よりなる。すなわち、中空粒子１３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、その独立気泡の数は単数であってもよいし、複数であってもよい。なお、この明細書では、中空粒子の、一もしくは複数の独立気泡の内部を『中空部』と表現する。
【００３４】
また、中空粒子１３が独立気泡を有することは、その粒子が独立気泡を密閉状態で内包するための『樹脂製の殻』を有することを指し、さらに、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は後述する。
【００３５】
中空粒子１３の多数個である中空粒子群は、高圧気体とともにタイヤ気室内３の内側に充填配置することによって、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共に、タイヤ１の受傷時には、タイヤ気室３内の失った圧力を復活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】
さて、上述したようなタイヤ・リム組立体のタイヤ１は、偏平率が３０〜５０％と小さく、また、リムガードを具えているとはいえ、タイヤ気室圧力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、そのサイドウォール９が路面に接地するおそれがあり、それ故に、サイドウォール９の路面との摩擦と、繰り返しの屈曲変形とに起因した発熱によって骨格をなすカーカス６が疲労し、そして、サイドウォール９の摩擦傷が最終的にタイヤ気室内まで貫通することで破壊に到るうれいもある。
【００３７】
そこで、この発明に係る安全タイヤは、外傷によってタイヤ気室３内の気体が漏れ出た際に、傷口を閉塞した上で、失った圧力を回復させて、その後の走行に必要な最低限のタイヤ気室圧力を適正に与えて、タイヤ１の、上述したような故障破壊を防ぐことを主目的とする。
【００３８】
すなわち、タイヤ気室圧力が大気圧まで低下したとしても、中空粒子１３に上述の機能を早期に発揮させることによって、タイヤ１が上述したような破壊に至ることを回避することが重要であり、そのためには、中空粒子１３を適正に充填して所期した通りに機能させることによって、タイヤ気室３内の圧力を、『少なくともタイヤのサイドウォール９が接地しなくなる圧力またはインナーライナ面同士が接触しなくなる圧力』まで復活させることが肝要である。
【００３９】
この場合、タイヤ気室３に配置する中空粒子１４は、下記式（Ｉ）に従う充填率を５Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
【００４０】
記
中空粒子の充填率＝（粒子体積値／タイヤ気室容積値）×１００・・・・・・（Ｉ）
ここで、粒子体積値は、タイヤ気室３に配置した全中空粒子の大気圧下での合計体積と粒子間の空隙体積との合計量（ｃｍ３）である。
また、タイヤ気室容積値は、タイヤ１とリム２との組立体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。
タイヤ気室容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧）・・・・・・（ＩＩ）
【００４１】
なお、式（ＩＩ）において使用内圧はゲージ圧値（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０［ｋＰａ］で表されるが、大気圧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。ここで『使用内圧』とは、前述したように、『自動車メーカーが各車両毎に指定した、装着位置ごとのタイヤ気室圧力値（ゲージ圧力値）』を指す。
【００４２】
さらに、中空粒子１３の中空部内の圧力は、タイヤ気室の圧力（通常は使用内圧）の少なくとも７０％とすることにより、粒子形状が略球形に保たれて粒子の耐久性が保証されるため、中空粒子の中空部内圧力を使用内圧の７０％以上とすることが好ましい。
【００４３】
このように、中空粒子１３の中空部内の圧力を所望のタイヤ気室内の圧力に対して７０％以上とした中空粒子を、タイヤ気室３内に所定の充填率で配置することにより、たとえば、タイヤ気室３の内圧が大気圧となった状態（つまりパンク状態）で走行した時に、少なくとも、タイヤのサイドウォール９が接地しなくなる、またはインナーライナ面同士が接触しなくなるタイヤ気室圧力まで、タイヤ気室３の圧力を回復させることができる。
以下に、そのタイヤ気室内圧の復活機能を説明する。
【００４４】
すなわち、上述した中空粒子群をタイヤ気室内に配置したタイヤ１とリム２との組立体よりなる安全タイヤにあっては、タイヤ１が受傷すると、中空粒子相互間の空隙１４に存在するタイヤ気室内の高圧気体がタイヤの外側に漏れ出し、これにより、高圧気体の流出に共連れされた中空粒子１３の多数個が受傷部を閉塞して、気室圧力の急激な低下を抑制する。
つまり、受傷部の傷口はタイヤ気室３内の気体が漏れ出る流路となるが、中空粒子１３は、その流路内に『圧密』状態で入り込んで多数の粒子１３によって流路を詰まらせることができる。
【００４５】
そしてさらに、後述する内圧復活機能によって、タイヤ気室３内の圧力が、たとえば大気圧から増圧されると、タイヤ骨格としてのカーカス６に張力が与えられることにより、傷口の内径は絞り込まれるように減少していくので、傷口内に圧密状態で入り込んだ中空粒子群には、タイヤ気室３内の増圧により、タイヤ側から絞り込まれるように圧縮力が働く。
【００４６】
この場合、中空粒子１３は、中空部圧力が高いため、その圧縮力に対して、中空部圧力に基く反力を発生して圧密の度合いを高めることができ、より大きな内径の傷口においても、タイヤ気室３内の気体がほとんど漏れ出さない程度まで傷口を閉塞することができる。
したがって、パンクの原因となった傷口は、瞬時にかつ確実に中空粒子１３によって塞がれることになる。
【００４７】
この一方で、気室圧力の低下に伴って、タイヤ１の圧潰変形量、いいかえればサイドウォール９を含むタイヤサイド部の撓み変形量が増加して、タイヤ気室容積が減少すると、サイド部の大きな撓みに起因して、タイヤ気室内に配置した中空粒子１３は、それの充填率との関連の下で、タイヤ内面とリム内面との間に挟まれながら、圧縮とせん断の入力を受けることになる。これによれば、中空粒子同士が摩擦して自己発熱するために、タイヤ気室３内の中空粒子１３の温度が急上昇し、この温度が、中空粒子１３の殻部である連続相を形成する樹脂の熱膨張開始温度Ｔｓ２（該樹脂のガラス転移温度に相当する）を超えると、該粒子の殻は軟化し始める。
【００４８】
このとき、中空粒子１３の中空内部の圧力が使用内圧に準じた高い圧力であることに加え、中空粒子温度の急上昇により中空部内圧力がさらに上昇するために、中空粒子１３が一気に容積膨張して粒子周囲の空隙気体を圧縮する事になり、これにより、タイヤ気室３の圧力を、少なくともタイヤのサイドウォール９が接地しなくなるタイヤ気室圧力まで回復させる事ができ、結果として、安全タイヤ、ひいては、それを装着した車両は、必要とされる距離を安全に継続走行することが可能となる。
【００４９】
このように、中空粒子１３の中空部内の圧力を大気圧以上の高い圧力に設定すれば、内圧復活機能を発現させることができるも、サイドウォール９が接地しないタイヤ内圧までタイヤ気室３の圧力を復活させるには、前述の中空部内の圧力が使用内圧の７０％以上である中空粒子１３を、５Ｖｏｌ％以上８０Ｖｏｌ％以下の充填率の下にタイヤ気室内に配置しておくことが好適である。
【００５０】
すなわち、中空粒子１３の充填率が５Ｖｏｌ％未満であると、受傷部の閉塞は問題なく行えるものの、中空粒子１３の絶対量が不足して、サイドウォール９が接地しない、またはインナーライナ面同士が接触しなくなる圧力レベルまでの充分な復活圧力を得る事が難しくなることがある。一方、その充填率が８０Ｖｏｌ％を超えると、常用時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、タイヤがパンク等する前に、中空粒子１３が膨張開始温度Ｔｓ２を超えて膨張してしまうおそれがあり、これによって、タイヤ１のパンク時の内圧復活機能が失われることがある。
【００５１】
ところで、このような内圧復活機能を確実に発現させるためには、その機能の発現に先だって、受傷部を確実に閉塞する事が必要になる。すなわち、受傷部の閉塞が不完全であると、復活したはずの圧力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圧力がその後の安全走行に一時的にしか貢献できなくなって、受傷後の走行性能を保証できなくなる。
【００５２】
中空粒子１３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、タイヤが受傷してその受傷部から中空粒子周囲の空隙気体が漏洩し始めると、空隙気体の漏洩による流れに乗って即座に受傷部に密集し、受傷部の傷口を瞬時に閉塞する。従って、中空粒子１３による受傷部の閉塞機能は、安全タイヤの内圧復活機能を支える必須機能である。
【００５３】
以上述べたように、中空粒子１３を充填した安全タイヤは、パンク後の内圧低下に伴うタイヤ気室容積の減少とタイヤ撓み量の増大により、中空粒子間の摩擦を引き起こすことで中空粒子１３の急激な温度上昇とともに中空粒子の膨張による内圧復活を果たし、パンク後の安全走行を実現できる。
【００５４】
ここで、中空粒子１３の中空部内圧を所望のタイヤ気室内圧に対して７０％以上とした中空粒子を、タイヤ気室内に所定の充填率で配置するためには、タイヤの使用内圧以上の高圧気体中に中空粒子１３の多数を収容した耐圧容器から、タイヤ気室に中空粒子並びに高圧気体を充填することが有効である。
【００５５】
この場合、耐圧容器内に中空粒子１３および高圧気体を収容することの異義は以下の通りである。
中空粒子１３は耐圧容器の内部に高圧気体とともに収容されることになるが、耐圧容器内に高圧気体とともに収容した当初は、中空粒子１３の中空部内の圧力（独立気泡内の圧力）は大気圧とほぼ等しく、容器内の圧力より小さいために、粒子の体積は減少する。この時点での中空粒子１３の形状は略球形状ではなく、球形状から偏平化して歪んだ形状となっている。
【００５６】
粒子形状が偏平化して歪んだままの状態で中空粒子１３をタイヤ気室に充填すると、それの中空部内の圧力（独立気泡内の圧力）が大気圧とほぼ等しい状態にあるために、タイヤ１が受傷することによって形成されて、中空粒子１３が入り込むことで閉塞される傷口の大きさが小さいものだけに限定されることになり、また、中空粒子１３がタイヤ外部に噴出することはないにしても、中空粒子１３が偏平化して歪んだ形状であるためにミクロな通路が多く発生し、よってタイヤ気室内の気体が漏洩することがある。
【００５７】
加えて、その後の走行により、中空粒子１３は、球形状の場合と比べて、粒子同士の衝突やタイヤおよびリム内面との衝突により破壊しやすくなる。
すなわち、中空粒子１３が偏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、耐久性の面で大きな不利をもたらすことになる。
【００５８】
この一方で、偏平化して歪んだ中空粒子１３は、その中空部内の圧力と容器内の圧力との差により、当初は体積減少した状態にあるも、一定期間にわたって耐圧容器等の内圧に晒し続けることによって、中空粒子１３の中空部内の圧力、言い換えれば粒子内の独立気泡内の圧力を、耐圧容器の圧力程度に高めることができる。
すなわち、偏平化した中空粒子１３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、偏平化した中空粒子１３の中空部内の圧力が、耐圧容器内圧力よりも低くなる傾向にあることから、その圧力差を解消するために、耐圧容器内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ことになる。
【００５９】
また、中空粒子１３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、耐圧容器内（粒子間空隙部）の気体とは異なる場合があり、この場合は、上述したような単なる圧力差だけでなく、気体の分圧差に従いながら、その分圧差を解消するまで耐圧容器内の高圧気体が粒子中空部内へ浸透していく。
【００６０】
このように耐圧容器内の高圧気体は、時間の経過と共に中空粒子１３の中空部内へ浸透していくため、その中空粒子内に浸透した分だけ、耐圧容器内の圧力が低下することとなる。
よって、中空粒子１３の中空部内に浸透した分を補うために、高圧気体を補充した上で所望の圧力をかけ続けることにより、中空部内圧を所要の圧力に調整した中空粒子を簡易に得ることができる。
【００６１】
中空粒子１３の中空部内の圧力は、以上のようにして耐圧容器内（粒子間空隙部）の圧力に近づくことになり、これにより、中空粒子１３は、一旦減少した粒子体積を回復して、偏平化されて歪んだ粒子形状から元の略球形状へと回復することになる。この形状回復過程で、中空粒子１３の中空部内圧が耐圧容器の内圧力に対して７０％以上まで増加することにより、粒子形状は偏平化した状態から略球形へ十分に回復することができ、これによって上述した中空粒子１３の耐久性を保証することが出来る。
【００６２】
従って、中空粒子１３をタイヤ１とは別の耐圧容器内に配置し、粒子間の空隙圧力を所望のタイヤ気室内の使用圧力以上まで高めた状態に保持し、この圧力をかけ続けたまま該耐圧容器内にて適当時間保管したうえで、中空部内の圧力が増加した状態の中空粒子１３をその周囲の雰囲気と共にタイヤ気室内に供給することにより、中空粒子１３は粒子体積を回復して、粒子形状を略球状に回復しているため、中空粒子を充填後のタイヤの、転動時の繰返し変形に伴って粒子に加わる疲労や破壊も大幅に低減でき、中空粒子の耐久性が損なわれることはない。
【００６３】
なお、中空粒子１３の耐久性が損なわれない好適範囲は、タイヤ気室３内の圧力が、装着する車両指定内圧等の所望する高圧環境のなかで、中空粒子１３の中空部の圧力が所望のタイヤ気室内圧に対して少なくとも７０％であり、より好ましくは、８０％以上さらには９０％以上であり、そして、１００％以上と高く設定することがとくに推奨される。
【００６４】
ここで、中空粒子１３の、耐圧容器内への適切な保持時間は、中空粒子の殻の部分、すなわち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、設定することができる。
【００６５】
以上に述べたような、粒子形状および体積の変化過程に則り、耐圧容器内（粒子周囲の空隙部）に充填する気体の種類と圧力とを適宜に選択し、調節することによって、中空粒子の中空部内の圧力を所望の範囲に設定することができる。
【００６６】
耐圧容器内でこのようにして調整された中空粒子１３は、タイヤ気室３内へ供給された段階で、その中空部内の圧力（独立気泡中の気泡内圧力）が、タイヤ気室３内の使用内圧に準じた高い圧力を保ったまま、言い換えれば、粒子体積と中空部圧力を保持したままタイヤ気室内に存在することになる結果として、安全タイヤに所要の、上記の内圧復活機能を十分に発揮することができる。
【００６７】
なお、このような内圧復活機能を有する安全タイヤを得る手段は、上記手法に限定されるものではなく、耐圧容器を用いずに、タイヤ・リム組立体のタイヤ気室を耐圧容器の代替とすることによっても同様の安全タイヤを得ることができる。
【００６８】
さらにまた、上述したような安全タイヤを得るにあたり、タイヤ気室内に充填する高圧気体は、３０℃の大気圧下での水蒸気含有率を７０％以下に調整することが好適である。
中空粒子１３を充填した安全タイヤの転動中は、該タイヤ内の中空粒子１３は転動に伴う遠心力によりタイヤクラウン部の内面側で層を形成する。そして、この中空粒子群の層内では、中空粒子同士の摩擦発熱により中空粒子温度が上昇するが、一方で中空粒子１３の活発な移動とリム内面側空隙に存在する気体の冷却効果とによって、その熱収支が保たれる結果、中空粒子１３の温度は、その膨張開始温度Ｔｓ２以下の範囲で安定することになる。
【００６９】
しかしながら、中空粒子群が存在するタイヤ気室内において、その雰囲気気体の温度が高い場合は、中空粒子１３の特徴である優れた流動性が低下して、中空粒子１３が凝集することがある。
すると、定常走行でのタイヤ転動中に、中空粒子１３の相互移動が妨げられる結果、中空粒子同士の摩擦発熱が、限定された領域で生じることになり、加えて、中空粒子１３の移動の抑制に伴って冷却能が低下するため、中空粒子群の層内に部分的な蓄熱領域が発生する。この部分的な蓄熱領域では、中空粒子１３の膨張開始温度Ｔｓ２を超えて膨張する粒子が散発し、中空粒子１３の総体積の増加をまねく。これは、空隙体積の減少を意味しており、中空粒子１３の相互移動はさらに制約されて冷却能の低下を加速することになり、最悪の場合は、上記蓄熱領域が発生する初期段階でタイヤ気室内の中空粒子温度が一気に上昇し、全中空粒子が膨張開始温度Ｔｓ２を超えてしまう結果、タイヤがパンク状態に到った後の内圧復活機能を喪失する場合もある。
【００７０】
このような事態を回避するには、定常走行中におけるタイヤ気室内温度が３０℃〜７０℃程度であることから、その温度域の加減である３０℃における水蒸気含有率を、７０％以下に調整することが重要である。
【００７１】
ところで、中空粒子１３はその原料である『膨張性樹脂粒子』、すなわちガス成分を液体状態の発泡剤として樹脂に封じ込めた粒子を加熱膨張させ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。
このような加熱膨張によって得られた中空粒子１３を、室温から再度加熱すると、その中空粒子１３は更なる膨張を開始し、ここに中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２が存在する。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を製造し検討を重ねてきた結果、Ｔｓ１を膨張特性の指標としてきたが、中空粒子の膨張特性の指標としてはＴｓ２が適切であることを見出すに到った。
【００７２】
すなわち、膨張性樹脂粒子を過熱膨張させる場合における膨張挙動を観察したところ、膨張性樹脂は膨張する前の段階にあるため、中空粒子１３の状態に比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ため、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、内部ガスの拡張力が殻部の剛性にうち勝つことができない。よって、Ｔｓ１は実際の殻部のガラス転移点よりも高い値を示す。
【００７３】
この一方で、中空粒子１３を加熱膨張させる場合には、中空粒子１３の殻部の厚さが薄く、中空体としての剛性が低い状態にある。したがって、中空粒子１３の加熱膨張の過程では、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、Ｔｓ２はＴｓ１より低い位置づけとなる。
【００７４】
そこで、この安全タイヤでは、膨張性樹脂粒径を一旦膨張させてなる中空粒子１３の更なる膨張特性を活用する。
【００７５】
そこで、この安全タイヤでは、膨張性樹脂粒子を一旦膨張させてなる中空粒子１３の更なる膨張特性を活用する。
この場合、中空粒子１３のＴｓ２は、９０℃以上２００℃以下、なかでも１１０℃以上２００℃以下、とくには１３０℃以上２００℃以下であることが好ましい。
すなわち、中空粒子１３のＴｓ２が９０℃未満では、定常走行時のタイヤ気室内の温度環境下にて膨張するおそれがあるからであり、一方２００℃を超えると、パンク受傷後のランフラット走行において、中空粒子１３の摩擦発熱に起因する急激な温度上昇が起こっても、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。
【００７６】
次に、中空粒子１３の中空部（独立気泡）を構成する気体としては、窒素、空気、炭素数が２から８の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素およびそのフルオロ化物、炭素数が２から８の脂環式炭化水素およ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種が挙げられる。
【００７７】
ところで、タイヤ気室３ないに充填する気体は空気でも良いが、上記粒子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が好ましい。
【００７８】
なお、独立気泡を有する中空粒子１３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』を作製し、これを過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。
【００７９】
後者の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抑制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。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。
【００８０】
次に、前者の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となる『膨張性樹脂粒子』を得る手法を説明する。
中空粒子を形成する前記樹脂による連続相を重合する際、炭素数が２から８の直鎖状及び分岐状の脂肪族炭化水素およびそのフルオロ化物、炭素数が２から８の脂環式炭化水素およびそのフルオロ化物、そして次の一般式（ＩＶ）
Ｒ１−Ｏ−Ｒ２・・・・・・（ＩＶ）
（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種を発泡剤として高圧下で液化させ、反応溶媒の中に分散させつつ、乳化重合させる手法である。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前述の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事によって、所望の中空粒子１３を得る事ができる。
【００８１】
また、前記『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分、帯電防止剤、海面活性剤等をコーティングした上で過熱膨張させることによって目的の中空粒子を得ることもできる。
【００８２】
ここで、受傷によりタイヤ気室内力が低下した状態において、該中空粒子１３によって必要最小限の内圧を付与するためには、中空粒子１３の中空部内に所定圧力で封入された気体が、粒子外部へ漏れ出ないこと、換言すると、中空粒子１３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重要である。
【００８３】
すなわち、連続相を構成する樹脂は、ガスバリア性の高い材質によること、具体的には、アクリロニトリル系重合体、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種からなることが好ましい。これらの材料は、タイヤ変形による入力に対して中空粒子としての柔軟性を有するため、安全タイヤに適用して特に有効である。
【００８４】
とりわけ、中空粒子１３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１３の中空部内の気体が外部に漏れ難く、中空部内の圧力を適切に保持することができる。
【００８５】
さらに、中空粒子１３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。
すなわち、通常の空気入りタイヤにおけるインナーライナ層のガス透過係数は３００×１０−１２（ｃｃ・ｃｍ／ｃｍ２・ｓ・ｃｍＨｇ）以下のレベルであって十分な内圧保持機能を有している実状を鑑み、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、このガ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。
【実施例】
【００８６】
タイヤサイズおよびタイヤ断面高さをパラメータとするとともに、中空粒子の、タイヤ気室内への充填の有無および、充填率を変化させた、実施例タイヤおよび従来タイヤのそれぞれにつき、タイヤ気室内圧の低速漏出時の初期操縦性および、パンク状態の下でのランフラット走行距離を、定常走行時の乗心地性および静粛性とともに、実車走行に基いて求めたところ表１に示す結果を得た。
【００８７】
【表１】
2006192962.tif 000003
表１に示すところによれば、実施例タイヤはいずれも、従来タイヤに比し、乗心地の低下なしに、各種の性能を有利に向上させることができ、なかでも、中空粒子の充填率が高いほど静粛性、ランフラット走行性を高め得ることが解かる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の対象となるタイヤ・リム組立体を内圧の充填状態で例示する幅方向断面図である。
【図２】この発明に係る安全タイヤを例示する幅方向断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  タイヤ
２  適用リム
３  タイヤ気室
４  ビードコア
５  ビード部
６  カーカス
７  ベルト
８  トレッド
９  サイドウォール
１０  リムガード
１１  補強ゴム
１２  給排気バルブ
１３  中空粒子
１４  空隙
【図１】
2006192962.tif 000004
【図２】
2006192962.tif 000005