JP2006205962A

JP2006205962A - 安全タイヤおよび安全タイヤの回収方法

Info

Publication number: JP2006205962A
Application number: JP2005022839A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Teratani; 裕之寺谷; Takeshi Okamoto; 剛岡本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-10

Abstract

【課題】タイヤ気室内に中空粒子を充填した安全タイヤを、それ以外のタイヤと識別するための手段について提案する。
【解決手段】タイヤをリムに装着し、該タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室内に、樹脂による連続相と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において、中空粒子の封入表示を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、タイヤが外傷等を受けることによってパンク状態となってなお、必要とされる距離を安全に継続走行することができる他、受傷前の定常走行時における耐久性、乗心地性等にすぐれ、しかも、タイヤの生産性を損ねることなく、汎用のリムに装着して使用に供される安全タイヤであって、特に他の一般タイヤとの識別を可能にした安全タイヤに関するものである。

タイヤをリムに装着し、該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。

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、急激な内圧低下が抑制される一方で、タイヤ内圧の低下に伴いタイヤの撓み量が増加し、タイヤ内容積が減少することによって、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、受傷後も上記の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越えると、気泡含有粒子の独立気泡中の気泡内圧力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力が上昇するため、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。

また、出願人の最近の提案に係る安全タイヤとしては、たとえば特願２００４−３２９３０１号にあるように、タイヤをリムに装着し、タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室内に熱膨張が可能な樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子を、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下の充填率で充填するとともに、大気圧下での３０℃における湿度を７０％以下に調整した気体を充填したものがある。

この安全タイヤによってもまた、タイヤ受傷部の傷口を、中空粒子をもって塞ぐとともに、タイヤ気室内の中空粒子をタイヤの負荷転動に伴って熱膨張させて、体積増加させ、これによって、そのタイヤ気室内圧を回復させることで、必要とされる距離の、継続した安全走行を担保することができる。
特開２００３−１１８３１２号公報

ところで、摩耗して寿命を全うしたタイヤはリムから外して廃棄されるのが一般的であり、これは上記の安全タイヤにおいても同様である。しかしながら、この安全タイヤは、タイヤをリムから取り外すと、タイヤ気室内に充填した、たとえば１０〜５００μｍ程度の微細な粒径の、気泡含有粒子をも含む中空粒子が周囲に飛散することが避けられないために、中空粒子を飛散させずに回収する専用の解体設備においてリムからタイヤを外すことが、中空粒子による環境汚損等を防ぐ上で重要である。

一方で、全てのタイヤのリム外しを専用の解体設備で行う必要は勿論ないから、そのためには、廃棄対象のタイヤが中空粒子を充填したタイヤであるのかを識別する必要がある。
従って、本発明は、タイヤ気室内に中空粒子を充填した安全タイヤを、それ以外のタイヤと識別するための手段について提案することを目的とする。

すなわち、本発明の要旨は、次の通りである。
（１）タイヤをリムに装着し、該タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室内に、樹脂による連続相と独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子の多数個を気体による加圧下で封入してなる安全タイヤにおいて、中空粒子の封入表示を有することを特徴とする安全タイヤ。

（２）中空粒子の封入表示を、リムに取付けるバルブ、リムの外表面、ホイールのセンターキャップ、ディスク部およびスポーク部のいずれか少なくとも１箇所に有することを特徴とする上記（１）に記載の安全タイヤ。

（３）バルブは、リムのバルブ取付口を介してタイヤの内外に連通する筒形のバルブステムと、該バルブステムをバルブ取付口に固定するためのバルブナットと、バルブステムの内部に装着されたバルブコアと、該バルブコアよりバルブ取付口側にてバルブステムの連通経路を塞いでタイヤ気室内の中空粒子をタイヤ外側に対して堰き止めかつ気体のみをバルブコア側に通過可能とするフィルターと、バルブ先端部に配置するキャップとを備える上記（２）に記載の安全タイヤ。

（４）バルブのバルブナットおよびバルブキャップのいずれか少なくとも一方に中空粒子の封入表示を有する上記（２）または（３）に記載の安全タイヤ。

（５）中空粒子の封入表示が、情報の刻印または情報を印刷したシールである上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の安全タイヤ。

（６）タイヤを廃棄または更新するに当り、当該タイヤに中空粒子の封入表示がある場合は、リムからタイヤを外すことなしに中空粒子の回収設備まで搬送し、該回収設備にて中空粒子の回収を行ってから、リムとタイヤとを分離することを特徴とする安全タイヤの回収方法。

本発明に係る安全タイヤは、それ以外のタイヤと明確に識別することが可能である。従って、廃棄処理するタイヤ群の中から中空粒子を充填した安全タイヤを容易に選択して専用の解体設備に搬送することができるため、例えば中空粒子の再利用を前提とした安全タイヤの回収が高効率で実現される。

この安全タイヤの解体の過程で回収される中空粒子については、それ自体を再利用すること、または内包ガスもしくは樹脂連続相を再利用することにより、省資源および経済上の利点をもたらすこともできる。

図１は、本発明で対象とする安全タイヤを例示する幅方向断面図である。
図示の安全タイヤは、タイヤ１をリム２に装着し、該タイヤ１とリム２とで区画されたタイヤ気室３内に、樹脂よりなる連続相と独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子４の多数を、加圧下で充填配置してなる。
なお、タイヤ１は、規格に従う各種自動車用タイヤ、たとえば、トラックやバス用タイヤ、乗用車用タイヤ等であれば、特に構造を限定する必要はない。すなわち、この発明はタイヤとリムとの組立体になるすべての安全タイヤに適用できる技術であり、図示のタイヤは、１対のビードコア５間でトロイド状に延びるカーカス６のクラウン部に、その半径方向外側へ順にベルト７およびトレッド８を配設してなる一般的な自動車用タイヤである。
図において、符号９は、タイヤ気室３に対して気体を給排するバルブを、１０はインナーライナー層をそれぞれ示し、１１はサイド部を、そして１２は、中空粒子４の周囲の空隙をそれぞれ示す。

上記中空粒子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、たとえば粒径が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。すなわち、該中空粒子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、該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。この明細書では、この『中空粒子群の独立気泡内部』を総称して『中空部』と表現する。
また、この粒子が独立気泡を有することは、該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のとおりである。

この中空粒子４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。
ここで、『使用内圧』とは、『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。

ところで、中空粒子はその原料である『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、この加熱膨張によって得られた中空粒子を室温から再度加熱すると、中空粒子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。

すなわち、膨張性樹脂粒子を加熱膨張させる場合における膨張挙動を観察したところ、膨張性樹脂粒子は膨張する前の段階にあるため、中空粒子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出来ない。よって、Ｔｓ１は実際の殻部のガラス点移転よりも高い値を示す。

この一方で、中空粒子を再度加熱膨張させる場合には、中空粒子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、Ｔｓ２はＴｓ１より低い位置づけとなる。

そこで、図示の安全タイヤでは、一旦膨張させて得た中空粒子の更なる膨張特性を活用する。この場合、中空粒子のＴｓ２は、９０℃以上２００℃以下であることが好ましい。
すなわち、中空粒子のＴｓ２が９０℃未満では、常用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。

次に、中空粒子の中空部（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（Ｉ）：
Ｒ^１−Ｏ−Ｒ^２・・・・（Ｉ）
（式中のＲ^１およびＲ^２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。

ところで、タイヤ気室３内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。

なお、独立気泡を有する中空粒子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。

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。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。

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（II）：
Ｒ^１−Ｏ−Ｒ^２・・・・（II）
（式中のＲ^１およびＲ^２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、所望の中空粒子を得る事が出来る。

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粉、帯電防止剤、界面活性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、目的の中空粒子を得ることができる。

ここで、受傷によりタイヤ気室圧力が低下した状態において、該中空粒子によって必要最低限の内圧を付与するためには、中空粒子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。
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。

とりわけ、中空粒子の連続相には、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、中空部内の圧力を適切に保持することができる。

さらに、中空粒子の連続相は、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。
なぜなら、通常の空気入りタイヤにおけるインナーライナー層のガス透過係数は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。

ところで、以上のようにして構成される中空粒子４の、タイヤ気室３内への充填下での、タイヤ気室内圧による圧潰変形を防止し、それを略球形状に維持するためには、中空粒子４の中空部内の圧力を、以下のようにして調整することが好ましい。
すなわち、中空粒子４の中空部内の圧力を、所望のタイヤ気室３内の圧力に対してたとえば７０％以上とした中空粒子４を、タイヤ気室３内に所定の充填量で配置するには、タイヤの使用内圧以上の高圧気体中に中空粒子４の多数を収容した耐圧容器から、タイヤ気室３に中空粒子並びに高圧気体を充填することが好ましい。

なぜなら、中空粒子４を、耐圧容器の内部に高圧気体とともに収容した当初は、中空粒子４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く、容器内の圧力より小さいために、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となっている。
粒子形状が扁平化して歪んだ状態のままこの中空粒子４をタイヤ内に充填し、使用内圧にて走行すると、中空粒子４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、耐久性の面で大きな不利をもたらすことになる。

また、タイヤが受傷した場合、中空粒子４が入り込んで閉塞でき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４がタイヤ外部に噴出することはないにしても、中空粒子４が扁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、かような通路を介してタイヤ気室内の気体が著しく漏洩することがあり、その場合、復活させた内圧が早期に散逸してしまう懸念がある。

この一方で、扁平化して歪んだ中空粒子４は、その中空部内の圧力と容器内の圧力との差により体積減少した状態にあるが、一定期間にわたって耐圧容器内圧に晒すことによって、中空粒子の中空部内の圧力、言い換えれば該粒子内の独立気泡内の圧力を、耐圧容器の圧力程度にまで高めることができる。
すなわち、扁平化した中空粒子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、扁平化した中空粒子の中空部内の圧力は、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。

また、中空粒子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（粒子周囲の空隙部）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耐圧容器内の高圧気体が粒子中空部内へ浸透していく。
このように、耐圧容器内の高圧気体は、時間と共に中空粒子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、耐圧容器内の圧力は低下することとなる。よって、中空粒子の中空部内に浸透した分を補うために、耐圧容器内へ高圧気体を充填した上で所望の圧力をかけ続けることにより、中空粒子の中空部内圧を、所望の使用内圧に調整することができる。

この場合、中空粒子の中空部内の圧力は、耐圧容器内（粒子周囲の空隙部）の圧力に、次第に近づくことになり、これにより、中空粒子は、一旦減少した粒子体積を回復して、扁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、中空粒子の中空部内圧が耐圧容器の内圧に対して７０％以上にまで増加することにより、粒子形状は略球形へ十分に回復することが出来、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出来る。

かくして、中空粒子４を、タイヤとは別の耐圧容器内に配置し、粒子周囲の空隙圧力を少なくとも所望のタイヤ気室３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切な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４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、その中空粒子４は、粒子体積を回復して、粒子形状を略球形に回復しているため、中空粒子充填後のタイヤの、転動時の繰り返しの変形に伴って粒子に加わる疲労や破壊も大幅に低減させることができ、中空粒子４の耐久性が損なわれることはない。

なお、中空粒子４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ればよい。
以上の機構と粒子の形状、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、そして調節することにより、中空粒子４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。

かように耐圧容器内で調整された中空粒子４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３内に存在する結果、安全タイヤに所要の内圧復活機能を十分に発揮することができる。

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との組立体である安全タイヤでは、タイヤ１が受傷すると、中空粒子４の相互間の空隙に存在するタイヤ気室３内の高圧気体がタイヤの外側に漏出し、これに伴って、高圧気体の流出に共連れされた中空粒子４の多数が受傷部を閉塞し、急激な気室圧力の低下を抑制する。
つまり、受傷部の傷口はタイヤ気室内の気体が漏れ出る流路となるが、中空粒子４は、その流路内に『圧密』状態で入り込んで多数の中空粒子４によって流路を詰まらせることができる。

さらに、後述する内圧復活機構によりタイヤ気室３内の圧力が大気圧から増圧されると、タイヤ骨格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な圧縮力が働く。この場合、中空粒子４は、中空部圧力が高いため、その圧縮力に対し、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、中空粒子４によって、瞬時にかつ確実に塞がれることになる。

一方で、タイヤ気室圧力の低下に伴ってタイヤの撓み量が増加して、タイヤ気室容積が減少すると、その気室内に配置した中空粒子は、タイヤ１の内面とリム２の内面との間に挟まれながら、圧縮およびせん断入力を受けることとなり、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４の温度が急上昇し、その温度が、中空粒子４の殻部である樹脂連続相の熱膨張開始温度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。

このとき、中空粒子４の中空部内の圧力が、タイヤの使用内圧に準じた高い圧力にあることに加え、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しているために、中空粒子４が一気に体積膨張して粒子周囲の空隙気体を圧縮する事になり、タイヤ気室の圧力を、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回復させることができ、この結果として、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。

以上の安全タイヤは、一般のタイヤと同様、磨耗や故障によって寿命を迎えた際に廃棄処分されるが、その際、中空粒子を封入したタイヤとそれ以外のタイヤとを区別する必要があるのは上述の通りである。そこで、本発明の安全タイヤでは、中空粒子の封入表示を設けることによって、その他のタイヤとの識別を容易にした。

すなわち、図２に示すように、安全タイヤのリム２には、バルブ取付口１４を介して、タイヤ気室３に対して気体を給排するためのバルブ９が例外なく取付けられるところから、このバルブ９に中空粒子の封入表示を設けた。具体的には、図３に示すように、バルブ９をバルブ取付口１４に固定するためのバルブナット１５の表面に、中空粒子充填タイヤであることを示す例えば文字またはロゴタイプなどのマークＭを刻印表示する。

なお、このマークＭをバルブナット１５の表面に表示する場合は、該ナット１５をリムに取付ける際にナット１５に嵌め合わせるスパナとの間でナット１５表面に金属摩擦が発生しても、容易にマークＭが削り取れないように、凸加工ではなく凹加工による刻印とすることが好ましい。

さらに、上記マークＭの表示場所は、バルブナット１５に限定されるものではなく、バルブ９において、第２ステムのナット２０の表面や、バルブ９上端のキャップ２５の側面部または頭頂面部に表示しても良い。

ここで、バルブ９に中空粒子の封入表示を設けるのは、次の理由によるものである。
すなわち、寿命を終えたタイヤをリムから外す場合、まずタイヤ内圧を大気圧にする必要がある。なぜなら、タイヤ内圧が大気圧より高いと、ビード部が内圧によってリムにフィットしているためにビード部とリムフランジの間にタイヤレバーを差し込めず、タイヤをリムから外す作業ができないからである。よって、タイヤをリムから外す作業において、タイヤ内圧を大気圧まで除圧する作業は必須の作業工程である。かように、タイヤ内圧を下げる作業においては、タイヤバルブ内のバルブコア１７を取り外す作業工程が必要であるため、作業者はリム上のバルブに注目することとなる。従って、中空粒子充填タイヤであることを知らせるマークＭの表示は、バルブ９、特にバルブナット１５、第２ステムのナット２０またはキャップ２５の表面に施しておけば、作業者に対し中空粒子充填タイヤであることを確実に認知させることができる。

なお、中空粒子の封入表示は、上記のバルブ各部に限定されず、図２に斜線で示すように、例えばリムフランジ表面のほか、ホイールのセンターキャップ、ディスク部およびスポーク部の各表面に設けることも可能であり、それらの表示は、作業中にバルブ位置を注視することを鑑み、バルブ９装着位置の近傍であることが好ましい。さらに、表示の手法も上記したところに限らず、例えばマークＭを印刷したシールを貼り付ける手法を採用することも可能である。

また、マークＭの表示は、上記した場所のいずれか１箇所で機能するが、複数箇所でマークＭの表示を行って、中空粒子充填の情報提示をより確実にすることも可能である。

以上の中空粒子の封入表示にて識別される安全タイヤは、その廃棄または更新するに当り、リムからタイヤを外すことなしに、この種の安全タイヤ専用の回収設備まで仕分けた後に搬送する。この回収設備では、例えば密閉空間内でタイヤをリムから部分的に外してタイヤとリムとの間に隙間を設けて、この隙間を介してタイヤ内の中空粒子を吸引することによって、中空粒子を飛散させることなく回収する。その後、リムからタイヤを完全に外して、タイヤを廃棄処分にする。一方、回収した中空粒子は、それ自体を再利用するか、または、内包ガスもしくは樹脂を再利用することになる。

また、中空粒子の封入表示を設けるバルブ９は、中空粒子を封入したタイヤに適したものであることが好ましく、とりわけ図４ないし６に示すバルブが有利に適合する。
すなわち、図４に軸線方向の部分断面図で例示するように、バルブ９は、筒形のバルブステム１６の内部にバルブコア１７を配置してなる。さらに、バルブステム１６は、図５に示すように、リム２を貫通して固定された第１ステム１８と、第１ステム１８に嵌合装着された第２ステム１９とからなる。

第１ステム１８は、その外面に螺子部１８ａを形成した円筒体の基端部からフランジ１８ｂを側方に張り出した形状をなしている。そして、リム２に形成されたバルブ取付口１４に対して、タイヤ１の内側（図５の下側）から挿入組み付けされ、螺子部１８ａに螺合したナット１５とフランジ１８ｂとの間でバルブ取付口１４の縁部を挟んで固定されている。また、フランジ３１とバルブ取付口１４の縁部との間にはパッキン１４ａが挟まれている。

一方、第２ステム１９は、第１ステム１８より細長い筒体の中間部分から中間フランジ１９ａを側方に張り出した形状をなしている。そして、その中間フランジ１９ａより一端側の挿入部１９ｂが第１ステム１８に嵌合挿入される。第２ステム１９の外側には、挿入部１９ｂと反対側から筒形ナット２０が嵌合され、その筒形ナット２０の一端部から内側に突出させた内側突部２０ａを中間フランジ１９ａに係止し、他端部が挿入部１９ｂの外側を覆っている。そして、筒形ナット２０の内側に形成された螺子部２０ｂを第１ステム１８の螺子部１８ａに螺合することによって、第２ステム１９が第１ステム１８に抜け止めされる。

なお、第２ステム１９の中間フランジ１９ａ近傍に形成された溝にはクリップ２１が装着されており、このクリップ２１によって、筒形ナット２０が抜け止めされている。

挿入部１９ｂの外周面には、２本の溝部２２が軸方向に並んで形成されており、各溝部２２に装着した０リング２３が、第１ステム１８と挿入部１９ｂとの周面間で押し潰されてシールが図られるようになっている（図４参照）。

第２ステム１９の、中間フランジ１９ａを挟んで挿入部１９ｂと反対側の外周面には、螺子部２４が形成され、ここにバルブキャップ２５が螺合されている。バルブキャップ２５は、一端有底の筒状をなし、その奥面には、環状のゴム板２５ａが敷設されている。そして、第２ステム１９の端部に備えたチャージ口２６の開口縁にゴム板２５ａが押し付けられるようになっている。

第２ステム１９のうちバルブキャップ２５が装着される側の端部の内周面には雌螺子部２７が形成され、ここにバルブコア１７が螺合されている。バルブコア１７は、筒形のコア本体１７ａの内部に、可動シャフト１７ｂを貫通状態に組み付けてなる。可動シャフト１７ｂは、コア本体１７ａ内に設けた図示しないコイルバネによって一方側に付勢されており、その付勢力によって可動シャフト１７ｂの一端に設けた弁体２８が、コア本体１７ａの一端面に押し付けられている。これにより、バルブコア１７は常には閉じられ、第２ステム１９の内側の流路２９が遮断されている。そして、チャージ口２６側から可動シャフト１７ｂを押したとき、または、チャージ口２６に圧縮された気体がチャージされたときに、弁体２８がコア本体１７ａの一端面から離れてバルブコア１７が開き、流路２９が開通状態になる。

さて、図４および５に示すように、第２ステム１９の挿入部１９ｂにおける先端部には、フィルター３０を挟持した挟持部３１が設けられている。フィルター３０は、円板状にカットされた不織布で構成されている。この不織布は、タイヤ気室３内に充填される中空粒子４（図１参照）の粒径より細かい布目となっている。具体的には、不織布は、安積濾紙（株）製の製品番号３４３（ＪＩＳ−Ｂ８３５６−８で規定されるろ過性能試験におけるろ過精度が７〜１０μｍ）であることが好ましい。これにより、中空粒子４はフィルター３０を通過することができないが、気体は通過することができる。なお、不織布は、例えば、安積濾紙（株）製の製品番号３３７又は製品番号３４０でもよい。

挟持部３１には、第２ステム１９の先端部の内径を段付状に拡げて大径部３２が形成され、その大径部３２の奥壁が軸方向を向いた端部壁３３をなし、大径部３２の周壁が筒壁３４をなしている。また、筒壁３４の先端部は、薄肉になっている。そして、フィルター３０が端部壁３３に敷設された状態で、大径部３２の内側に環状部材３５を嵌合し、さらにその環状部材３５に重ねるようにして筒壁３４の先端薄肉部が内側に押し倒すようにかしめられている。

ここで、端部壁３３の内縁部からは第１環状突部３６ａが突出しており、環状部材３５の外縁部からは、第２環状突部３６ｂが突出している。そして、フィルター３０の周縁部は、これら第１及び第２の環状突部３６ａ，３６ｂに押されてクランク状に屈曲された状態で端部壁３３と環状部材３５との間に挟まれている。

以上のバルブ９を介して、タイヤ気室３内へ気体および中空粒子４を充填するには、まず中空粒子４を所定量充填した後で、タイヤ内圧が所定値になるように気体を充填する。
具体的には、第２ステム１９を第１ステム１８から取り外して、第１ステム１８の上端開口に図示しない中空粒子充填用ホースを連結し、タイヤ気室３内に中空粒子４を充填する。なお、中空粒子４をタイヤ気室３内に充填する方法としては、図示しないポンプによって中空粒子４をタイヤ気室３内に圧送したり、タイヤ気室３内の気体を吸引することでタイヤ気室３内を減圧し、タイヤ気室３内外の圧力差によってタイヤ気室３内に中空粒子４を吸引する等が考えられる。そして、第１ステム１８から中空粒子４を充填するので、容易かつ迅速に充填作業が行える。

中空粒子４の充填が完了したら、第１ステム１８に第２ステム１９を嵌合装着する。すると、その第２ステム１９に備えたフィルター３０によって中空粒子４がタイヤ気室３内に封止され、第２ステム１９に備えたバルブコア１７を通して、タイヤ気室３内に気体を充填することが可能になる。この間、中空粒子４が第２ステム１９の外側に付着しても、バルブコア１７の一端はバルブキャップ２５によって中空粒子４から保護されると共に、バルブコア１７の他端はフィルター３０によって中空粒子４から保護されているので、バルブコア１７に中空粒子４が付着することはない。

第２ステム１９が第１ステム１８に嵌合装着されたら、タイヤ１の外部に付着した中空粒子４を除去する。そして、バルブキャップ２５を第２ステム１９から外してチャージ口２６に図示しない汎用のエアポンプを連結し、タイヤ気室３内に気体を供給する。

ところで、気体の充填が完了した後で、タイヤ気室３内圧を調整するために、バルブコア１７のシャフト１７ｂを押下すると、中空粒子４が混入した気体がタイヤバルブ９に向かって流れる。ところが、中空粒子４はフィルター３０にて堰き止められ、気体だけがフィルター３０を通過してバルブコア１７を通り、タイヤ１の外部へ放出することができる。これにより、従来の圧力計（例えば、ブルドン管圧力計）を使用してタイヤ１の内圧が測定可能となる。

このようにバルブ９によれば、バルブコア１７よりバルブ取付口側に、気体のみを通過可能なフィルター３０を設けたので、タイヤ気室３内に充填された中空粒子４がバルブコア１７内に進入することが未然に防がれる。これによりバルブコア１７が正常に作動し、タイヤ気室３内への気体の充填及びタイヤ気室３からの気体の放出が可能になる。さらに、気体および中空粒子４の両方をタイヤ気室３内に充填することができる。

本発明が対象とする安全タイヤを例示する幅方向断面図である。安全タイヤの斜視図である。タイヤバルブに設けた中空粒子の封入表示を示す拡大図である。タイヤバルブの構造を示す部分断面図である。タイヤバルブの構造を示す軸方向断面図である。タイヤバルブのフィルター構造を示す軸方向断面図である。

符号の説明

１タイヤ
２リム
３タイヤ気室
４中空粒子
５ビードコア
６カーカス
７ベルト
８トレッド
９バルブ
１０インナーライナー層
１１サイド部
１２空隙
１４バルブ取付口
１５バルブナット
１６バルブステム
１７バルブコア
３０フィルタ

Claims

タイヤをリムに装着し、該タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室内に、樹脂による連続相と独立気泡とからなる熱膨張可能な中空粒子の多数個を気体による加圧下で封入してなる安全タイヤにおいて、中空粒子の封入表示を有することを特徴とする安全タイヤ。
中空粒子の封入表示を、リムに取付けるバルブ、リムの外表面、ホイールのセンターキャップ、ディスク部およびスポーク部のいずれか少なくとも１箇所に有することを特徴とする請求項１に記載の安全タイヤ。
バルブは、リムのバルブ取付口を介してタイヤの内外に連通する筒形のバルブステムと、該バルブステムをバルブ取付口に固定するためのバルブナットと、バルブステムの内部に装着されたバルブコアと、該バルブコアよりバルブ取付口側にてバルブステムの連通経路を塞いでタイヤ気室内の中空粒子をタイヤ外側に対して堰き止めかつ気体のみをバルブコア側に通過可能とするフィルターと、バルブ先端部に配置するキャップとを備える請求項２に記載の安全タイヤ。
バルブのバルブナットおよびバルブキャップのいずれか少なくとも一方に中空粒子の封入表示を有する請求項２または３に記載の安全タイヤ。
中空粒子の封入表示が、情報の刻印または情報を印刷したシールである請求項１ないし４のいずれかに記載の安全タイヤ。
タイヤを廃棄または更新するに当り、当該タイヤに中空粒子の封入表示がある場合は、リムからタイヤを外すことなしに中空粒子の回収設備まで搬送し、該回収設備にて中空粒子の回収を行ってから、リムとタイヤとを分離することを特徴とする安全タイヤの回収方法。