JP4994231B2 - タイヤとリムとの組立体および中空粒子 - Google Patents

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Description

本発明は、外傷を受けた後のパンク状態からタイヤの修理を行うことが出来る場所までの最低限の移動を、安全かつ確実に実現するタイヤとリムとの組立体に関する。特に、汎用のタイヤと汎用のリムとの組み合わせにて実現でき、タイヤ受傷前の常用走行における耐久性、乗り心地性、省燃費性および汎用性に優れ、かつ生産性を犠牲にせずに低コストでパンク時の走行安全性を提供できる、タイヤとリムとの組立体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になる。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ため、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超えると、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ものである。
かような安全タイヤに関し、特許文献２では、樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子をタイヤ内に配置するに当り、該中空粒子周囲に付着防止剤を配置することが提案されている。この付着防止剤は、パンク後の中空粒子による内圧復活機能の発現後において、発熱により膨張した中空粒子同士が融着し融着体を形成することを防ぐことを目的として、中空粒子表面を改質するためのものである。
特開２００３−１１８３１２号公報 特開２００３−３０６００６号公報
しかしながら、特許文献２に記載された付着防止剤は、中空粒子表面上に主に物理的吸着力または摩擦力をもって付着しているため、中空粒子表面上の分布が不均一になり易い。また上記物理的吸着力または摩擦力による付着のために、中空粒子表面から付着防止剤が剥離することもあり、融着防止効果が十分に得られない場合がある。特に、転動中のタイヤの内部では、大きな遠心力変動入力が発生しているため、付着防止剤を添加することでは、中空粒子と付着防止剤との大きな比重差によって、タイヤ内にて両者が分離する結果、所期した効果が得られない場合があった。
また、車輌指定内圧での常用高速走行においては、上述の遠心力変動入力に伴って中空粒子同士が衝突を繰り返すことから、この入力に対する耐久性を向上することが、中空粒子による安全タイヤの重要な課題である。そのためには、中空粒子表面を改質することが望まれているが、上述の理由から上記付着防止剤による粒子同士の摩擦低減効果は充分ではなく、この付着防止剤による中空粒子表面の改質を期待するのは難しく、常用走行下でにおける中空粒子の耐久性面からの改善も望まれていた。
さらに、上記付着防止剤を中空粒子と共にタイヤ内に充填した場合、該タイヤの転動時は付着防止剤と中空粒子との比重差並びに、転動時の遠心力の影響により、付着防止剤がタイヤの内周面側に集まる。そして、タイヤの転動に伴って路面と接するトレッド踏面部分では、路面からの入力によりタイヤ内部の付着防止剤が踏面側からタイヤ半径方向内側に向かって飛び跳ねるように移動し再びタイヤの内周面側に戻る、動きが繰り返される。すると、この動作中の付着防止剤が中空粒子との摩擦を引き起こし易くなる結果、中空粒子の温度が上昇し該粒子の発熱耐久性を低下させる、おそれがある。
従って、本発明は、タイヤ気室内に中空粒子を充填したタイヤとリムとの組立体において、中空粒子の表面改質並びに中空粒子同士の融着防止を目的として、中空粒子の表面に被覆剤を適用するに際し、該被覆剤の中空粒子表面での均一分布および同表面に対する強固な付着を実現するための手段について提案するものである。
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の多数を配置し、さらに該タイヤ気室に大気圧を超える高圧気体を充填したタイヤとリムとの組立体であって、前記中空粒子の表面の少なくとも部分に、該表面に熱を介して定着された被覆剤を有し、
前記中空粒子の中空部内の圧力が大気圧以上の高圧であり、該中空粒子を加熱したときの膨張開始温度Ｔｓ２が９０℃以上２００℃以下の範囲であり、下記中空粒子の充填率が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、
前記被覆剤の融点Ｔｍが前記中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２より高いことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
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周囲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。
（２）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の多数を配置し、さらに該タイヤ気室に大気圧を超える高圧気体を充填したタイヤとリムとの組立体であって、前記中空粒子の表面の少なくとも部分に、該表面に熱を介して定着された被覆剤を有し、
被覆剤の融点Ｔｍが、ガス成分を液体状態の発泡剤として樹脂に封じ込めた膨張性樹脂粒子の膨張開始温度Ｔｓ１に関して、下記の関係を満たすことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
記
Ｔｓ１＜Ｔｍ＜Ｔｓ１＋１５０℃
（３）上記（１）又は（２）において、前記中空粒子の全表面に被覆剤を有することを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（３）上記（２）において、中空粒子は、被覆剤が付着された膨張性樹脂粒子を、被覆剤の融点Ｔｍ以上の温度で膨張させて得たものであることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（４）上記（２）または（３）において、前記中空粒子の中空部内の圧力が大気圧以上の高圧であり、該中空粒子を加熱したときの膨張開始温度Ｔｓ２が９０℃以上２００℃以下の範囲であり、下記中空粒子の充填率が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
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周囲の空隙体積との合計量（ｃｍ ３ ）
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（ｃｍ ３ ）を用いて、次式（II）から求めた値（ｃｍ ３ ）
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。
（５）上記（４）において、被覆剤の融点Ｔｍが中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２より高いことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（６）上記（１）ないし（５）のいずれかにおいて、前記中空粒子の全表面に被覆剤を有することを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかにおいて、中空粒子の被覆に使用した被覆剤量および下記処理に従って得られる沈殿物量に基づいて、次式
定着率＝{（使用被覆剤量）−（沈殿物量）}／（使用被覆剤量）×100
にて求められる被覆剤の定着率が９０mass％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
記
分液ロート内に、ｎ−ヘキサン、イソプロピルアルコール、エタノールおよびメタノールから選ばれた少なくとも１種の溶媒３００ｃｃと、２〜３ｇの範囲で秤量した被覆剤を有する中空粒子とを添加し、常温下で１分間攪拌した後１０分間静置し、沈殿物をロートから排出そして採取した後、再度上記溶媒を追加し分液ロート内溶媒を３００ｃｃに調整した上で、上記攪拌、静置および排出そして採取を、さらに４回繰り返し、合計５回分の沈殿成分を、定法により溶媒を除去後に沈殿物量として秤量する。
（８）上記（７）において、前記定着率が９５mass％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（９）上記（７）または（８）において、前記定着率が９９mass％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１０）上記（１）ないし（９）のいずれかにおいて、被覆剤が有機酸金属塩であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１１）上記（１）ないし（１０）において、タイヤ内に配置する前の中空粒子内部の気体が、タイヤ気室内に充填する気体とは異なる気体であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１２）上記（１１）において、タイヤ内に配置する前の中空粒子内部の気体が不燃性ガスであり、内圧を与えた後のタイヤとリムとの組立体内における中空粒子内部の気体が該不燃性ガスとタイヤ気室に充填した気体との混合物であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１３）上記（１２）において、前記不燃性ガスが、炭素数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種の気体であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１４）上記（１）ないし(１３)のいずれかにおいて、中空粒子の中空部圧力が常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧の７０％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
(１５)上記（１）ないし（１４）のいずれかにおいて、中空粒子の殻部を構成する樹脂による連続相が、アクリロニトリル系樹脂であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１６）上記（１５）において、アクリロニトリル系樹脂が、少なくともアクリロニトリル、メタアクリロニトリルおよびメチルメタクリレートの３種のモノマーを含んで成る共重合体、または少なくともアクリロニトリル、メタアクリロニトリルおよびメタクリル酸の３種のモノマーを含んで成る共重合体であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１７）上記（１）ないし（１６）のいずれかにおいて、中空粒子の中空部圧力が常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１８）上記（１）ないし（１７）のいずれかにおいて、タイヤ気室に配置した中空粒子群の平均粒径が４０〜２００μｍの範囲にあり、かつ該中空粒子群の平均真比重が０．０１〜０．０６ｇ／ｃｍ３の範囲にあることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（１９）上記（１）ないし（１８）のいずれかにおいて、さらにアンチロックブレーキシステムの車輪速度センサーによる車輪速度検知に基づくタイヤ気室圧力低下警報機能および、圧力センサーによるタイヤ気室圧力の直接測定方式に基づくタイヤ気室圧力低下警報機能のいずれか一方または両方をそなえることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（２０）上記（１）ないし（１９）のいずれかにおいて、タイヤ気室内に、さらに大気圧下での平均嵩比重が該中空粒子の平均真比重よりも大きい発泡体の多数を該中空粒子群に混在して配置したことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（２１）上記（２０）において、前記発泡体は、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、平均嵩比重が０．０６〜０．３ｇ／ｃｃであり、独立気泡または連通気泡を有するものであることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
（２２）タイヤをリムに装着したタイヤとリムとの組立体における該タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室内に、大気圧を超える高圧気体とともに配置する、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であって、その中空部内の圧力が大気圧以上であり、かつ表面の少なくとも部分に、該表面に熱を介して定着された被覆剤を有し、
被覆剤の融点Ｔｍが、ガス成分を液体状態の発泡剤として樹脂に封じ込めた膨張性樹脂粒子の膨張開始温度Ｔｓ１に関して、下記の関係を満たすことを特徴とする中空粒子。
記
Ｔｓ１＜Ｔｍ＜Ｔｓ１＋１５０℃
（２３）上記（２２）において、中空部内の圧力が、常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧の７０％以上であることを特徴とする中空粒子。
（２４）上記（２２）または（２３）において、全表面に被覆剤を有することを特徴とする中空粒子。
（２５）上記（２２）ないし（２４）のいずれかにおいて、中空粒子の被覆に使用した被覆剤量および下記処理に従って得られる沈殿物量に基づいて、次式
定着率＝{（使用被覆剤量）−（沈殿物量）}／（使用被覆剤量）×100
にて求められる被覆剤の定着率が９０mass％以上であることを特徴とする中空粒子。
記
分液ロート内に、ｎ−ヘキサン、イソプロピルアルコール、エタノールおよびメタノールから選ばれた少なくとも１種の溶媒３００ｃｃと、２〜３ｇの範囲で秤量した被覆剤を有する中空粒子とを添加し、常温下で１分間攪拌した後１０分間静置し、沈殿物をロートから排出そして採取した後、再度上記溶媒を追加し分液ロート内溶媒を３００ｃｃに調整した上で、上記攪拌、静置および排出そして採取を、さらに４回繰り返し、合計５回分の沈殿成分を、定法により溶媒を除去後に沈殿物量として秤量する。
（２６）上記（２５）において、前記定着率が９５mass％以上であることを特徴とする中空粒子。
（２７）上記（２５）または（２６）において、前記定着率が９９mass％以上であることを特徴とする中空粒子。
なお、本文中で記載するタイヤ気室の圧力とは、特に記載しない場合はゲージ圧（ゲージに示される圧力）を指す。
本発明によれば、タイヤ受傷後のタイヤ気室圧力低下時にあっても必要とされる距離を安定して走行し得る機能を発現し、通常走行下の低速から高速のより広い走行速度条件下においても、上記機能を確実に保持するタイヤとリムとの組立体を提供することができる。
以上の効果は、主にタイヤ気室内に配置された中空粒子に負うところであり、この中空粒子の表面に本発明に従って被覆剤を適用すれば、該被覆剤の中空粒子表面での均一分布および同表面に対する強固な被覆が実現されるため、
中空粒子同士の融着が確実に防止され、また中空粒子の耐久性を向上することができる。従って、タイヤが受傷するまでの期間にわたり、中空粒子本来の機能が維持される結果、上記したタイヤとリムとの組立体の高機能を長期にわたり保証できる。
本発明に従うタイヤとリムとの組立体を示すタイヤ幅方向断面図である。 本発明に従うタイヤとリムとの組立体に搭載する、中空粒子および気体の充填に併用する『フィルターを備えたタイヤ用バルブ』の一例を示す図である。
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 粒子周囲の空隙
１３ フィルター
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。
さて、近年の車両の高性能化や高速化の実態を鑑みたとき、タイヤ気室内に配置した中空粒子が所期した機能を発揮することが肝要であり、そのためには、中空粒子の耐久性をさらに向上することが求められている。
そこで、発明者らは中空粒子の耐久性、具体的には耐熱性に関して、中空粒子の発熱の実態について鋭意検討し、中空粒子の更なる耐久性（耐熱性）の向上を達成した。まず、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を耐熱性の指標としてきたが、耐熱性の指標としてはＴｓ２が適切であることを見出すに到った。
まず、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。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。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超えても、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転移点よりも高い値を示す。
一方で、中空粒子を再度加熱膨張させる場合では、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超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。
本発明では、膨張性樹脂粒子の膨張特性を活用するのではなく、一旦膨張させた中空粒子の更なる膨張特性を活用するものであるため、耐熱性を議論するには、従来のＴｓ１ではなくＴｓ２を指標とすべきである。
そして、中空粒子のＴｓ２は、９０℃以上２００℃以下であることが肝要である。なぜなら、中空粒子のＴｓ２が９０℃未満では、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、中空粒子が再膨張を開始する場合があるからである。
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、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。
よって、Ｔｓ２の範囲は９０℃以上２００℃以下に設定することが好ましく、更に好ましくは１３０℃以上２００℃以下、そして１５０℃以上２００℃以下であり、もっとも好ましいのは１６０℃以上２００℃以下の範囲である。
以上のように、上記した上限値および下限値に従う膨張開始温度Ｔｓ２を有する中空粒子をタイヤ気室内に配置することにより、内圧復活機能を確実に発現させることはもとより、高速度走行での耐熱性を向上させる事によって、常用走行時の『内圧復活機能保持』が達成される。
更に、中空粒子の殻部自体の耐熱性に加えて、中空粒子間衝突に起因する中空粒子の破壊に対する耐久性を向上する手段に関しても、鋭意検討した。その結果、中空粒子の表面を被覆剤で覆って中空粒子の表面を改質するのが肝要であることを見出した。
すなわち、中空粒子の表面に熱を介して被覆剤を定着させることによって、常用走行時の遠心力変動入力に起因した中空粒子同士の衝突における衝撃および摩擦発熱を緩和できることを知見した。
ここで、被覆剤には、常温にて微粒子であり、中空粒子の原料である膨張性樹脂粒子の表面に衝突させることによって固着させることができるものを用いる。被覆剤は、例えばサイクロンやジェットミルなどの高速気流の中に、膨張性樹脂粒子とともに混入して両者を衝突させることによって、被覆剤を表面に固着させた膨張性樹脂粒子を得ることができる。次いで、この膨張性樹脂粒子をＴｓ１以上の温度に加熱して膨張させれば、熱を介して被覆剤を定着させた所望の中空粒子を得ることができる。
かように、被覆剤を表面に固着させた膨張性樹脂粒子を加熱膨張させれば、その過程において膨張性樹脂粒子の殻部樹脂が溶融するため、被覆剤は中空粒子の表面に結合される結果、強固な定着が可能となる。
本発明で所期する中空粒子の表面に対する被覆剤の強固な定着とは、具体的に言うと、使用した被覆剤量に対する中空粒子表面での定着量である『定着率』にて表現する事ができる。
以下に、上記定着率の測定方法を示す。まず、選択された溶媒内に被覆剤による表面被覆を施した中空粒子を、下記に従って処理したときに得られる『沈殿物量』を求める事が肝要である。
記
分液ロート内に、ｎ−ヘキサン、イソプロピルアルコール、エタノールおよびメタノールから選ばれた少なくとも１種の溶媒３００ｃｃと、２〜３ｇの範囲で秤量した被覆剤を有する中空粒子とを添加し、常温下で１分間攪拌した後１０分間静置し、沈殿物をロートから排出そして採取した後、再度上記溶媒を追加し分液ロート内溶媒を３００ｃｃに調整した上で、上記攪拌、静置および排出そして採取を、さらに４回繰り返し、合計５回分の沈殿成分を、定法により溶媒を除去後に沈殿物量として秤量する。
次いで、上記沈殿物量、さらに実際に被覆のために使用した被覆剤量から、次式に従って『定着率』を求めることができる。
定着率＝{（使用被覆剤量）−（沈殿物量）}／（使用被覆剤量）×100
ここに、上記に従って求められる定着率が９０mass％以上であることが好ましい。すなわち、上記『沈殿物量』は、遊離状態の被覆剤成分量を指し、言い換えれば中空粒子表面に定着できなかった被覆剤の量を意味する。
そして、この沈殿物量が使用被覆剤量の９０mass％未満では、遊離状態の被覆剤粒子が中空粒子に比して高比重であるがゆえに、タイヤ内の遠心力変動入力に対する中空粒子の発熱を悪化させるため好ましくない。より好ましい定着率の範囲は、９５mass％以上、そして９９mass％以上である。
ここで、中空粒子の表面に熱を介して被覆剤を定着させるに当り、中空粒子の全表面を被覆剤で覆うことが特に表面改質の観点からは有利であるが、中空粒子の表面に部分的に定着させても有効である。その場合は、上記の定着率の下で被覆剤が中空粒子の表面に均一に分散していることが好ましい。そのためには、例えば、中空粒子の原料である熱膨張性粒子の状態で、ジェットミルやサイクロンに代表される高速気流下にて熱膨張性粒子と被覆剤とを混合すると、両者が高速度で衝突することにより、熱膨張性樹脂粒子表面に被覆剤を均一に付着させる事ができる。これをもって所望の温度環境下にて熱膨張性樹脂粒子を加熱膨張させれば、該被覆剤が均一に分散定着した中空粒子を得る事ができる。
また、被覆剤の使用量は、中空粒子量の３〜２０mass％の範囲が好ましく、更に好ましくは３〜１０mass％の範囲である。なぜなら、被覆剤の使用量が中空粒子量の３mass％未満では、被覆剤を用いた上述の効果が得られ難く、一方２０mass％を超えると、中空粒子表面の被覆に対して余剰となった被覆剤の微粒子が、中空粒子表面に付着することによる過剰な比重増や、前述同様に遊離状態の余剰な被覆剤粒子が、中空粒子に比して高比重であるがゆえのタイヤ内遠心力変動入力に対する中空粒子の発熱悪化を誘発するため好ましくない。
ここに、被覆剤としては、有機酸金属塩、とりわけ炭素数が14以上の金属酸塩が好ましく、具体的にはステアリン酸リチウムおよびステアリン酸マグネシウムが好適に用いられる。すなわち、ステアリン酸リチウムやステアリン酸マグネシウムなどの有機酸金属塩は、固体潤滑剤として代表的な化合物であり、該被覆剤の融点以下の温度範囲において、良好な摩擦係数低減効果を得る事ができる。
また、かくして得られた中空粒子をタイヤ気室内に配置するに際し、被覆剤の融点Ｔｍが中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２より低いと、以下の不具合が発生する恐れがある。すなわち、被覆剤の融点ＴｍがＴｓ２より低いと、常用走行中に、中空粒子が膨張開始温度Ｔｓ２に達していないにもかかわらず、被覆剤の一部がＴｍに達することによって溶融してしまい、中空粒子の流動性が低下したり、中空粒子同士の融着を引き起こすことになる。すると、本来中空粒子の持つＴｓ２に基づいていた発熱限界速度が大幅に引き下げられてしまうことになり、上記した内圧復活機能を発揮する上での障害となるため好ましくない。従って、被覆剤の融点は少なくともＴｓ２以上であることが肝要である。
更に、被覆剤の融点ＴｍがＴｓ１以上であり且つ前記膨張性樹脂粒子の膨張過程での加熱温度がＴｍより高い場合には、膨張性樹脂粒子の殻部樹脂の溶融と共に被覆剤の溶融が起こるため、両者間のより密接かつ強固な定着が可能となり、被覆剤による中空粒子表面の部分的または全面的な被覆が可能となる。これを満たすには、被覆剤の融点Ｔｍの上限がＴｓ１＋１５０℃以下の範囲が好ましい。被覆剤の融点ＴｍがＴｓ１＋１５０℃を超えると、被覆剤を溶融させつつ膨張させるためには更に高い温度まで加熱する必要があり、この場合には膨張の程度を調整することが難しくなり、所望の粒径や比重の中空粒子が得られなくなる、おそれがあるため好ましくない。
次に、上述のように耐久性を向上した中空粒子をタイヤ気室内に配置したタイヤとリムの組立体が安全タイヤとして機能するための基本的要件を述べる。
さて、従来の空気入りタイヤは、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、荷重によりタイヤが大きく撓み、そのサイド部が路面に接地してしまうため、路面との摩擦と繰り返し屈曲変形とによる発熱によって骨格のカーカス材が疲労し、サイド部の磨耗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。
そこで、本発明では、外傷によってタイヤ気室内の気体が漏れ出た際に、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、失った圧力を回復させることを主目的としている。よって本発明では、タイヤとリムの組立体を圧力容器と捉えている。すなわち、パンクにより傷ついてしまった圧力容器の傷口を、タイヤ気室内に配置した中空粒子群により暫定的に封止した上で、中空粒子を機能させて失った圧力を回復することによって、この目的を達成しようとするものである。従って、前述した従来の空気入りタイヤのように、パンク後の走行自体がタイヤ、すなわち圧力容器を故障破壊に導くような事があってはならない。
すなわち、タイヤ気室圧力が大気圧にまで低下したとしても、早期に上述の機能を発揮させることによって、前述のタイヤ破壊に至ることを回避し、圧力容器として機能させることが重要であり、そのために、タイヤ気室内の圧力を『少なくともタイヤのサイド部が接地しなくなる圧力』まで復活させることが肝要である。
より具体的には、タイヤ気室に配置する中空粒子について、下記式（Ｉ）に従う中空粒子の充填率を５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下とすることが好ましい。
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、タイヤ気室に配置した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、以下の方法で算出できる。
まず、該粒子の大気圧下での平均嵩比重を求める。その方法は、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粒子を量りとり、超音波水浴中にて振動を与え、粒子間のパッキングが安定した状態にて、粒子の総体積（粒子周囲の空隙体積を含む）と粒子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、粒子の大気圧下での平均嵩比重は、
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。
次に、タイヤ気室内に配置した粒子の総重量を測定し、前記にて算出した該粒子の大気圧下での平均嵩比重で割ることによって、タイヤ内部に配置した『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。
なお、容積が既知の容器に粒子を量り取りながらタイヤ気室内に配置する方法でも所望の粒子体積の粒子をタイヤ内に配置することが出来る。
また、タイヤ気室容積値は、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）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）
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。
以下に、上記した中空粒子の充填率を５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下とする理由について、常用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。
まず、タイヤ気室に中空粒子の多数を配置し、さらに該タイヤ気室に高圧気体を充填して、タイヤ気室圧力を使用内圧とする場合から説明する。
本発明では、中空粒子４をタイヤ気室３に配置した後、該粒子４周囲の空隙部１０、言い換えればタイヤ気室の圧力が、装着車両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。
タイヤ気室３に中空粒子４を配置し、さらに気体を充填してタイヤ気室３の圧力を所望の圧力に設定すると、当初、中空粒子の中空部内の圧力（独立気泡内の圧力）がタイヤ気室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。この粒子形状が扁平化して歪んだ状態のままタイヤ走行を開始すると、中空粒子は、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、耐久性面で大きな不利をもたらすことになる。
一方、扁平化して歪んだ中空粒子は、その中空部内の圧力とタイヤ気室の圧力との差により体積減少した状態であるわけだが、一定期間にわたりタイヤ気室（粒子周囲の空隙部）の圧力を保ち続けることによって、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、タイヤ気室の圧力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。また、扁平化した中空粒子の中空部内の圧力は、タイヤ気室の圧力よりも低いことから、その圧力差を解消するために、タイヤ気室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、タイヤ気室（粒子周囲の空隙部）の気体とは異なる場合がある。この場合は、上述の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タイヤ気室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、タイヤ気室内の高圧気体は、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、タイヤ気室の圧力が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、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、所望の使用内圧に調整した、本発明のタイヤを得ることができる。
かように、中空粒子の中空部内の圧力は、タイヤ気室（粒子周囲の空隙部）の圧力に近づきながら、一旦減少した粒子体積を回復していき、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回復していく。この形状を回復していく過程の中で、中空粒子中空部内の圧力がタイヤ気室の圧力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回復することが出来、これによって上述した粒子の耐久性を保証することが出来る。
上記の手法によれば、中空粒子のまわりに高圧気体が介在することになり、通常走行時に中空粒子が負担する荷重を無視できるほど軽減できるのはもちろんのこと、上述の粒子体積を回復した中空粒子においては、粒子形状が略球形に回復するため、タイヤ転動時の繰り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る結果、粒子の耐久性が損なわれることはない。中空粒子の耐久性が損われない範囲は、タイヤ気室内の圧力が、装着する車両指定内圧等の所望する高圧下環境のなかで粒子が体積を回復しながら粒子中空部の圧力が増加する過程において、中空粒子の中空部の圧力が所望のタイヤ気室内の圧力に対して少なくとも７０％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。
ここで、中空粒子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少なくとも７０％とするタイヤとリムとの組立体を得るには、中空粒子周囲の空隙気体の圧力を、少なくとも装着する車両指定内圧等の所望するタイヤ気室内の圧力に対して７０％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適切な時間を経過させればよい。あるいは、中空粒子をタイヤとは別の圧力容器内に配置し、粒子周囲の空隙圧力を少なくとも所望のタイヤ気室内の圧力に対して７０％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圧力容器内にて適切な時間保管したうえで、中空粒子の中空部内の圧力が増加した状態の粒子をその周囲の雰囲気と共にタイヤ気室内に配置することによっても、所望のタイヤとリムとの組立体を得ることができる。
なお、上述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、タイヤ気室（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って、中空粒子の中空部内の圧力を所望の範囲に設定できる。
以上述べてきたように、中空粒子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少なくとも７０％とした粒子を、タイヤ気室内に配置することにより、該タイヤ気室の圧力が大気圧となった状態から走行した時に、少なくとも該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、該タイヤ気室の圧力を回復させることを実現する必要がある。
以下に、そのタイヤ内圧の復活機構を説明する。
さて、上述した中空粒子群をタイヤ気室内に配置したタイヤとリムとの組立体にあっては、該タイヤが受傷すると、中空粒子４相互間の空隙１０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る結果、タイヤ気室の圧力は大気圧と同程度の圧力にまで低下する。そして、このタイヤ気室圧力低下の過程において、以下の事がタイヤ気室内で起こっている。
まず、タイヤが受傷しタイヤ気室の圧力が低下し始めると、中空粒子の多数が受傷部を封止し、急激な気室圧力の低下を抑制する。ここで、本発明では中空粒子の中空部圧力が、すくなくとも常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧の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前述したが、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、中空部内圧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。
その一方、気室圧力の低下に伴いタイヤの撓み量は増加し、タイヤ気室容積が減少する。さらに、気室圧力が低下するとタイヤが大きく撓み、タイヤ気室内に配置した中空粒子は、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となる。
一方、上述の使用内圧下で存在していた中空粒子の中空部内の圧力（独立気泡中の気泡内圧力）は、受傷後も上記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タイヤ気室内に存在する事となる。よって、さらにタイヤが転動する事により、中空粒子そのものが直接的に荷重を負担しつつ中空粒子同士が摩擦を引き起こし自己発熱するために、タイヤ気室内の中空粒子の温度が急上昇する。そして、該温度が、中空粒子の熱膨張開始温度（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、中空粒子の中空部内の圧力が使用内圧に準じた高い圧力であるのに加え、中空粒子温度の急上昇によりさらに中空部内圧力が上昇しているために、中空粒子が一気に体積膨張し粒子周囲の空隙気体を圧縮する事になるため、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事ができるのである。
上記の機構によって中空粒子の中空部内の圧力を、熱膨張を可能とする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。
すなわち、前述のサイド部が接地しないタイヤ内圧までタイヤ気室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少なくとも７０％である中空粒子を、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肝要である。その理由を、以下に示す。
中空粒子の充填率が５ｖｏｌ％未満であると、受傷部の封止は問題なく行えるが、該中空粒子の絶対量が不足しているために、サイド部が接地しない圧力レベルまでの充分な復活内圧を得る事が難しくなる。一方、中空粒子の充填率が８０ｖｏｌ％を超えると、タイヤによっては常用時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、前述した中空粒子の膨張開始温度（Ｔｓ２）を超えて膨張してしまい、本発明の主たる機能である内圧復活機能が失われる可能性が有る。この常用時の高速走行での粒子の発熱に関しては後述する。
また、前述した内圧復活機能を確実に発現させるためには、該内圧復活機能が発現する前に、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走行能力に一時的にしか貢献できないために、受傷後の走行性能を保証できなくなる恐れがあるからである。該中空粒子は、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封止する。以上述べたように、中空粒子による受傷部の封止機能は、本発明の内圧復活機能を支える必須機能である。
以上述べたように、本発明に従う粒子を充填したタイヤとリムとの組立体では、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の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粒子の急激な温度上昇とともに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。
ところで、タイヤとリムとの組立体における中空粒子間の摩擦は、通常走行下においても、微小ではあるが発生している。しかし、走行速度が１００ｋｍ／ｈ以下の領域では、発生した摩擦熱自体が小さく、走行による外気への放熱によって、その収支が保たれている。
しかしながら、１５０ｋｍ／ｈを超える高速度領域において、さらには外気の温度環境が著しく高い酷暑環境下においては、発生する摩擦熱が増加するわりに外気への放熱が不足する状態となり、中空粒子の温度環境が著しく悪化することがある。こういった状況が長時間続くと、中空粒子の温度がその熱膨張開始温度（Ｔｓ２）を上回ることによって該粒子が膨張してしまい、その結果、前述したパンク時の『内圧復活機能を損失すること』がある。
発明者らは、この問題を解決すべく鋭意検討し、高速度走行での中空粒子群の発熱による『内圧復活機能の損失』を防ぎ、より高い速度での常用走行を可能とする新規中空粒子を見出すに到った。
すなわち、タイヤは高速で回転することにより、速度に応じた遠心力を発生している。タイヤの気室内に配置した中空粒子群も同様の遠心力を受けている。この遠心力は、粒子の重量に比例かつ速度の２乗に比例し、タイヤの半径に反比例する。さらに、タイヤに荷重を負担させることにより一定の撓みを生じており、接地している領域は、路面と平行な面の状態となっているため、この接地領域は曲率を持たずに、遠心力がほぼゼロとなる。よって、荷重を負担しつつ回転するタイヤとリムとの組立体内における中空粒子は、非接地領域では上述のように遠心力を受けつつ、その一方で接地領域に入った瞬間に遠心力が抜けるといった『遠心力の繰り返し変動入力下』に置かれるのである。
従って、タイヤの気室内に配置する中空粒子群としては、粒子重量を極力抑えることが好ましい。すなわち、中空粒子の平均真比重としては、出来るだけ小さいものを選択することが好ましく、またタイヤ気室容積に対する中空粒子の充填率は、前述の『サイド部が接地しない圧力レベルまでの充分な内圧復活機能を発現する充填率』の範囲の中で、出来るだけ少ない充填率を選定する事が好ましい。
中空粒子の充填率が５ｖｏｌ％未満であると、タイヤによってはサイド部が接地しない圧力レベルまでの充分な復活内圧を得る事が難しくなる。一方、中空粒子の充填率が８０ｖｏｌ％を超えると、タイヤによっては常用時の高速走行での粒子摩擦による発熱のために、前述した中空粒子の膨張開始温度を超えて膨張してしまい、本発明の主たる機能である内圧復活機能が失われる可能性が有るため好ましくない。よって、中空粒子充填率の好ましい範囲は、５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、さらには、７０ｖｏｌ％以下、６０ｖｏｌ％以下、そして５０ｖｏｌ％以下である。
また、中空粒子の平均真比重は、０．０１〜０．０６ｇ／ｃｃの範囲が好ましい。すなわち、０．０１ｇ／ｃｃ未満であると、常用走行下での中空粒子の耐久性が低下し、常用使用中に前述の『内圧復活機能』が失われる事がある。一方、０．０６ｇ／ｃｃを超えると、前述の常用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。
ここで、タイヤ気室内に配置する中空粒子群は真比重に分布を持っており、中空粒子一粒一粒が同一の真比重値を持つわけではない。その理由として、加熱膨張時の熱履歴の不均一性と、発泡剤に起因する膨張気体の保持性とが挙げられる。中空粒子の原料である『膨張性樹脂粒子』一粒一粒が加熱により膨張して中空粒子となる過程において、加熱時の熱履歴が不均一であると、十分に熱履歴を受け膨張した中空粒子と、受けた熱履歴が少ないために膨張を途中で停止してしまった中空粒子が共存することになる。また、『膨張性樹脂粒子』において、粒径の小さいものは相対的に粒子の殻（発泡剤を包んでいる表皮を指す）である連続相の厚さも薄く、粒径の大きいものは殻の厚さも厚い。加熱時の熱履歴が同等であったとしても、加熱により発生した膨張気体の中空粒子内での保持性は、殻の絶対厚さに依存する。よって、膨張前の粒径が小さい『膨張性樹脂粒子』は、殻が薄いために膨張気体の保持性が低く膨張率の低い中空粒子となり、真比重が大きい。その逆に粒径が大きい『膨張性樹脂粒子』は、殻が厚いために膨張気体の保持性が高く膨張率の高い中空粒子となり、より大きい粒径まで成長できるために、真比重が小さくなる。すなわち、一般的に、マイクロカプセル等の膨張性組成物の膨張によって得られる中空粒子は、膨張後の状態において粒径に分布を持っており、その中で粒径の小さい中空粒子であるほど真比重が大きく、粒径が大きい中空粒子であるほど真比重が小さいという、関係にある。
よって、十分に膨張した中空粒子は真比重が小さく、その逆に膨張を途中で停止した中空粒子は真比重が大きい成分となる。このような真比重分布を持った粒子群をタイヤ気内に配置した場合、通常内圧の走行下では速度に応じた遠心力を受けることとなる。このとき、真比重の大きい粒子は、真比重の小さい粒子に比して、タイヤ気室内でより大きい遠心力を受ける。よって、タイヤとリムとの組立体内のホイール内面側近傍には、真比重の小さい粒子群が存在し、回転中心から離れるに従って、徐々に真比重の大きい中空粒子群が存在することとなる。そして、トレッド下のインナーライナー面側には、もっとも真比重の大きい粒子群が存在することとなり、粒子群はホイール内面側からトレッド下のインナーライナー面側に向かって（タイヤ回転半径方向外側に向かって）真比重的に傾斜を持つに到る。
ここで、タイヤが前述の『繰り返し変動入力下』に置かれているなかで、真比重の小さい中空粒子群に対して真比重の大きい中空粒子群は、接地領域での変動入力下で大きな慣性力を発生する。よって大きな真比重を有する中空粒子群は、共存する“より小さい真比重を有する中空粒子群”を掻き分けるように動き回るため、小真比重粒子と大真比重粒子との相対的な慣性力の差に起因する運動エネルギーの差が、余分な粒子間摩擦熱を発生させる結果、粒子全体の発熱性を悪化させることとなる。すなわち、中空粒子の発熱要因は、大真比重粒子群の小真比重粒子に対する相対的な慣性力差とその運動による摩擦発熱とにあるのである。
従って、その摩擦発熱抑制のために、第１に、上述の相対的な慣性力差を小さくする手段として、中空粒子の持つ真比重分布幅を狭くすることがあげられる。例えば、ある平均真比重を持つ中空粒子に対し、大真比重側（小粒径側）と小真比重側（大粒径側）から同体積率だけ除去することで、平均真比重は変わらずとも真比重分布幅を狭くすることができるため、上述の相対的な慣性力の差を抑制することが可能となり、中空粒子群全体の発熱を抑制することができる。
第２に、発熱源である大比重粒子群（小粒径側）だけを直接除去することで真比重分布を狭くしながら、平均真比重をも小さくすることで、相対的な慣性力の差だけではなく、慣性力のレベル自体を抑制することにより、さらに中空粒子群全体の発熱を抑制することができる。
ここに、中空粒子の平均粒径について、好ましい範囲は４０μｍから２００μｍの範囲である。該中空粒子の平均粒径が４０μｍを下回ると、前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発熱性が悪化するため、好ましくない。一方、該中空粒子の平均粒径が２００μｍを上回ると、常用走行下での粒子同士が衝突している状況や、パンクによりタイヤ気室の圧力が大気圧となったときの走行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、所望するパンク後の走行性能を得られなくなる不利が生ずるおそれがあるため好ましくない。
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。また、タイヤ気室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。
尚、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。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。
以下に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。
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術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、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には、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肝要である。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種から成ることが肝要である。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、本発明に特に有効である。
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。
ここで、本発明に従ってタイヤ気室に中空粒子を配置するにあたり、タイヤが損傷した際のタイヤ受傷部の封止機能を高めるために、平均嵩比重が該中空粒子の平均真比重よりも大きい発泡体の多数を該中空粒子群に混在させる手段が有効である。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かさ比重値である発泡体の多数を加えることにより、該内圧復活機能の発現期間を延ばし、タイヤ受傷後の走行能力を増大させることが可能である。
すなわち、中空粒子は略球形状であるために流動性が高く、よってタイヤバルブ等の内径の小さい導入口からタイヤ気室内部に、容易に配置することができる。その一方、タイヤが受傷したとき、該受傷部からタイヤの外側へ中空粒子がタイヤ気室の高圧気体と共に吹き出ようとして受傷部内面に集まることになる。しかしながら、受傷部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、タイヤ内面傷口から入り込んだ該粒子は、該経路の途上行く手を阻まれる結果、多数の中空粒子が受傷部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、中空粒子そのものの漏洩はないが、該粒子周囲の空隙気体が徐々に漏洩する状態を指す。
その際、受傷部の傷の形や大きさによっては、粒子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。
すなわち、転動中のタイヤ気室内においては、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該発泡体はタイヤのインナーライナー側へ、そして真比重の小さい該中空粒子は該発泡体よりは回転中心に近い側へ夫々偏在する。この状態においては、もし該粒子のみでは封止できない程の大きさの傷を受けたとしても、タイヤ内面のインナーライナー面近傍に、該発泡体が多数偏在しているため、該発泡体がタイヤ外部へ吹き出ようとして、受傷部の傷口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事となり、極めて有効である。
特に、該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、傷口の形状に密着しやすい事と、結果的に大きな傷口を該発泡体により極めて複雑かつ微細化できる事によって、その複雑・微細化された気体の散逸流路を該中空粒子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。
ちなみに、本発明のタイヤとリムとの組立体では、さらにアンチロックブレーキシステムの車輪速度センサーによる車輪速度検知に基づくタイヤ気室圧力低下警報機能および、圧力センサーによるタイヤ気室圧力の直接測定方式に基づくタイヤ気室圧力低下警報機能のいずれか一方または両方をそなえることが好ましい。
すなわち、本発明ではパンクによりタイヤ気室内の圧力が低下したまま走行すると、前述の機構により内圧が復活するため、状況によっては運転者がタイヤ受傷に気が付かない場合がある。しかしタイヤ自身はパンクにより受傷しているため、そのまま走行を続けるとタイヤが故障してしまう恐れがあり大変危険である。よって、上述のタイヤ内圧低下警報機能を併用する事が好ましい。
さらに、中空粒子および気体の充填に併用するタイヤ用バルブを有することが好ましい。このタイヤ用バルブは、中空粒子をタイヤ気室内に堰止め、かつ気体のみをタイヤ気室外に通過可能としたフィルターを備えることを特徴とするものである。かようなタイヤ用バルブを取り付けることによって、本発明によるパンクしたタイヤを修理する際、１つのバルブのみにて中空粒子をタイヤ気室内に配置する事が可能となるため、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出来る。加えて、修理後の走行におけるタイヤ気室圧力の自然低下に対し、『気体補充作業における中空粒子の漏洩』を防ぐ事が出来、簡便にタイヤ気室圧力をメンテナンスする事を実現できる。
かようなタイヤ用バルブとしては、図２に例示するように、リム２のバルブ取付口１４に装着した給排気バルブ９について、たとえば不織布とすることができるフィルタ１３を具える構造のものとする。
表１に示すサイズのタイヤに、表１に示すサイズのリムを組み込み、乗用車用タイヤとリムとの組立体を準備した。ここで、タイヤ１は、当該タイヤ種およびサイズの一般的構造に従うものである。次に、タイヤサイズに対象となる車両を選定し４名乗車相当の荷重を搭載した上で、高圧の空気を充填しタイヤ気室の圧力を２００ｋＰａに調整し、それぞれのタイヤとリムとの組立体を前軸左側に装着した。ここで、荷重が負荷された状態を保ちながらタイヤ気室圧力を徐々に抜いていき、タイヤのサイド部が路面に接地するか、インナーライナー内面同士が接触するタイヤ気室圧力値を求めた。このタイヤ気室圧力値を『ＲＦ走行限界内圧値』と定義した。
次いで、荷重が負荷されていない状態下で各タイヤの気室圧力を使用内圧に調整し、気室内の高圧空気を排出させることで気体の排出量を求め、各タイヤの気室容積を算出した。その算出結果を、表１に示した。
ここで、タイヤとリムによる組立体の気室容積の測定は、以下に示す手順によって行った。
〔タイヤ気室容積の測定方法〕
手順１：タイヤとリムの組立体に荷重がかからない状態を保持したまま、常温の空気を充填し、所定内圧（使用内圧）Ｐ２に調整する。このとき、Ｐ２下における目的のタイヤ気室容積をＶ２とする。
手順２：タイヤバルブを開放し、タイヤ気室内の空気を大気圧Ｐ1に放出させつつ積算流量計に流し、充填空気排出量Ｖ１を測定する。なお積算流量計には、
品川精機株式会社製 ＤＣ ＤＲＹガスメーター ＤＣ−２Ｃ、
インテリジェントカウンターＳＳＦ を用いた。
以上の各測定値を用いて、
タイヤ気室容積値＝（充填空気排出量）／（使用内圧／大気圧）---（II）
に従って、使用内圧Ｐ２時のタイヤ気室容積Ｖ２を求めることができる。
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）を用いた。
さらに、上記のタイヤとリムとの組立体のタイヤ気室に、種々の仕様の中空粒子を表１に示すように適用し、表１に示すタイヤおよびリムとの組立体を得た。
ここで、比較例１以外の比較例、発明例および参考例については、表２および表３に示す手順にて、中空粒子または熱膨張性樹脂粒子の表面に、表２および表３に示す種々の被覆剤を表２および表３に示す手法並びに条件で付着または定着させた上で中空粒子を得て、タイヤ気室に適用した。なお、表１における被覆剤付き中空粒子における沈殿物量の測定は上述の通りである。
次に、上記タイヤとリムとの組立体に窒素を充填し、使用内圧に調整した。そして、あらかじめ以下に示す調査法に基づき粒子体積回復挙動を調査の上、目的の中空部内圧力となるに相当する保持時間を割り出し、室温または４５℃に保たれた加温室にてタイヤ気室圧力を保つことで、中空粒子の中空部圧力を増加させ粒子体積を回復させながら、評価するタイヤとリムとの組立体の調製を行った。
ここで、中空粒子の中空部内圧力を増加させるための適切な保持時間を割り出す方法は、次のとおりである。
まず、内容積が１０００ｃｍ３程度の内断面直径が一定で透明なアクリル樹脂製の円筒型耐圧容器を準備し、該容器に超音波水浴等で振動を与えながら、本発明の中空粒子を容器内が一杯になるまで充填した。次にこの容器にタイヤ気室に充填する気体を、車両指定内圧等の所望する使用圧力になるまで充填した。圧力が高まるにつれて容器内の粒子は体積減少するため、中空粒子で満たされた部分の容器内側の高さ（以下、中空粒子高さとする）は低下する。容器内圧が目標圧力に達したら、超音波水浴等で容器に５分間の振動を与えた後、５分間静置した。そして、容器内の中空粒子高さが安定したところで中空粒子高さを測定し、『加圧開始時の中空粒子高さ：Ｈ１』とした。更に上記使用圧力をかけ続け、『一定期間経過した状態での中空粒子高さ：Ｈx』を計測した。
次に、上記の圧力を付与したまま一定時間ごとに上記の中空粒子高さを測りながら経時変化を記録していき、中空粒子高さが変化しなくなるまで測定を継続し、最終的な『安定した中空粒子高さ：Ｈ２』を計測した。以上から次式により、粒子体積回復率を算出した。
すなわち、
粒子体積回復率（％）＝〔（Ｈx−Ｈ１）／（Ｈ２−Ｈ１）〕×１００
以上の測定結果を基に、目標とする体積回復率となるまでの時間を割り出し、中空粒子を配置したタイヤとリムとの組立体に所望する圧力の気体を充填した上で、上記にて割り出した保持時間に従って粒子総体積の回復処置を施すことにより、中空粒子の中空部内圧力を増加させた。
さらに、表１に示したタイヤ気室に配置した中空粒子の中空部内の圧力比率は、次のように測定し確認した。
〔中空部内の圧力レベル確認方法〕
タイヤ気室内に中空粒子を配置し所望の使用内圧Ｐ２に一定期間保った、目的のタイヤを準備する。バルブにはフィルターを配置することで、バルブを開放した時、中空粒子がタイヤ気室内に留まり、高圧の気体だけが排出される状態を得られる。その後、一旦タイヤ気室の圧力を大気圧とし、再度気体を充填したうえでＰ２の５０％に相当する圧力Ｐ５０％に調整し、タイヤバルブを開放してタイヤ気室内の空気を大気圧Ｐ1に放出させつつ積算流量計に流し、空気排出量Ｖ５０％を測定する。そして、次式
Ｐ５０％下における粒子周囲空隙容積値Ｖ（ｃｍ３）＝
〔空気排出量値Ｖ５０％（ｃｍ３）〕/〔内圧値Ｐ５０％（kPa）/大気圧Ｐ1（kPa ）〕
により、圧力Ｐ５０％における粒子周囲空隙容積値Ｖを求める。同様に、Ｐ３０％、Ｐ７０％、Ｐ８０％、Ｐ９０％等の各圧力水準における粒子周囲空隙容積を算出する。もし、中空部内圧力がタイヤ気室内の圧力に満たない場合は、中空粒子体積が減少するためその分粒子周囲空隙容積が増加した状態となる。よって、充分に低い圧力水準から上記測定を開始し、粒子周囲空隙容積が増加し始めた水準の圧力をもって、中空粒子の中空部内の圧力レベルとした。
更に上述の中空部内の圧力レベル確認方法を実施した後、同様の手法によりタイヤ気室の圧力を使用内圧（Ｐ１００％）とし、下式より粒子周囲空隙容積値Ｖを求めた。
Ｐ１００％下における粒子周囲空隙容積値Ｖ（ｃｍ３）＝
〔空気排出量値Ｖ１００％（ｃｍ３）〕/〔内圧値Ｐ１００％（kPa）/大気圧Ｐ1（kPa ）〕
そして、前述のタイヤ気室容積と粒子周囲空隙容積値Ｖとの差分を求めることによって、使用内圧下におけるタイヤ気室内の中空粒子体積とした。
なお、表１における、中空粒子の連続相を構成する組成物の種類は表２に示すとおりである。この表２に示す膨張性樹脂粒子を加熱して膨張させることによって中空粒子とした。その際、発明例および参考例では膨張性樹脂粒子に被覆剤を付着させてから、加熱、膨張させた。かくして得られた粒子群の平均粒径、平均真比重を測定した結果は表３に示した。表３に示した中空粒子を表１に示す充填率の下で、各タイヤ気室に配置した。
なお、中空粒子の平均真比重の計測法は、次に示す通りである。
［平均真比重の計測法］
粒子の平均真比重値は、イソプロパノールを用いた、常法である液置換法（アルキメデス法）により測定するのが一般的であり、本発明においても、この常法に従うこととした。
また、中空粒子の平均粒径および粒径分布の計測法は、次に示す通りである。
機器：Ｓｙｍｐａｔｅｃ Ｇｍｂｈ 社製 レーザ回折式粒度分布測定装置
ＨＥＬＯＳ＆ＲＯＤＯＳシステム
測定条件：２Ｓ−１００ｍｓ/ＤＲＹ
分散圧：２．００ｂａｒ、送り：５０．００％、回転：６０．００％
形状係数：１．００
上記の条件にて測定し、以下の測定値を採用する。
すなわち、体積基準平均粒径を、本発明の平均粒径値（Ｄ５０値）とする。
さらに、各膨張性樹脂粒子の熱膨張開始温度Ｔｓ１及び各中空粒子の再膨張開始温度Ｔｓ２の測定法は、以下に示す通りである。
〔粒子の熱膨張開始温度測定法〕
表２における熱膨張開始温度Ｔｓ１およびＴｓ２は、以下に示す条件にて膨張変位量を測定し、その変位量の立ち上がり時の温度とした。
機器：ＰＥＲＫＩＮ−ＥＬＭＥＲ ７Ｓｅｒｉｅｓ
“Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ”
測定条件：昇温速度１０℃／ｍｉｎ、測定開始温度２５℃、測定終了温度２２０℃、
測定物理量：加熱による膨張変位量を測定。
まず、得られたタイヤとリムとの組立体を用いて、高速発熱ドラム試験を実施した。
すなわち、試験環境温度３８℃に設定したドラム試験機に、表１に示した内圧値に調整した上記タイヤとリムとの組立体を取り付け、表１に示した負荷荷重を与えながら速度３００ｋｍ／ｈにて１時間走行させた。走行後のタイヤを室温まで放置冷却した後、タイヤ気室圧力を使用内圧に調整し、前述の方法によって走行後の粒子周囲空隙容積値を計測した。更に、タイヤ気室内から中空粒子を完全に抜き取った上で、再度タイヤ気室圧力を使用内圧に調整し、前述同様の方法によって走行後のタイヤ気室容積値を計測した。そして、上述の走行後タイヤ気室容積と走行後粒子周囲空隙容積値との差分を求めることによって、使用内圧下におけるタイヤ気室内の走行後中空粒子体積とした。
最後に、下式から中空粒子の耐久性指標となる『中空粒子体積保持率』を算出した。『中空粒子体積保持率』は１００％に近いほど優れており、９５％以上を合格とした。
『中空粒子体積保持率』＝
（走行後の中空粒子体積／走行前の中空粒子体積）×１００
また、別の各評価用タイヤとリムとの組立体の気室圧力を使用内圧値に調整し、表１に示した負荷荷重を与えながら速度９０ｋｍ／ｈで距離５００００ｋｍにわたるドラム走行を実施し、走行による履歴を加えた。
その後、各サイズのタイヤに相当するクラスの乗用車を４名乗車相当の積載量に設定後、評価タイヤを左前輪に装着し、この車両の左前輪での軸重量を測定した。次に、直径５．０ｍｍ、長さ５０ｍｍの釘４本を該組立体のトレッド表面からタイヤ内部に向けて踏み抜き、タイヤ気室圧力が大気圧にまで低下するのを確認した後、９０ｋｍ／ｈの速度でテストコースの周回路をランフラット走行させ、タイヤ気室内の粒子温度と気室圧力とを連続的に計測し、内圧復活機能の発現状況を調査した。
なお、評価を行うタイヤとリムとの組立体のリム内面には、タイヤ気室圧力をモニターする圧力センサーを組み込み、測定した圧力データの信号を一般に使用されているテレメータを用いて電波伝送し、試験車両内部に設置した受信機にて受信することで圧力の変化を計測しながら、最大１００ｋｍの走行を実施した。前述の『タイヤのサイド部が路面に接地するか、またはインナーライナー内面同士が接触するタイヤ気室圧力値』である『ＲＦ走行限界内圧値』に対して、ランフラット走行下での内圧復活機能発現によるタイヤ気室内の圧力値が優った場合を合格と判断した。
これらの調査結果を表１に併記する。
表１において、比較例１は、被覆剤を使用していない例であり、１０vol％以上の中空粒子体積減少が見られる。
また、比較例２は、中空粒子に直接ステアリン酸Ｌｉを添加した例であり、中空粒子表面への定着性が悪く、そのため沈殿物量も多い。よって、中空粒子表面にて充分に被覆剤が機能しておらず中空粒子の体積保持率が低い結果になった。
一方、参考例１および２は、被覆剤を膨張性樹脂粒子表面に固着させてから、被覆剤の融点Ｔｍ以上の温度にて膨張させ中空粒子を得た例である。基本性能は十分であるが、ＴｍがＴｓ２より低く、走行中の中空粒子温度上昇と共に一部が溶融し中空粒子の流動性が損なわれたせいか、若干の体積減少が見られる。
発明例３および４は、Ｔｓ２より高いＴｍをもつ被覆剤を膨張性樹脂粒子表面に固着させ、Ｔｍ以上の温度にて膨張させて中空粒子を得た例であり、良好な耐久性を示し、中空粒子の体積保持率も高い。
発明例５は、Ｔｓ２より高いＴｍをもつ被覆剤を膨張性樹脂粒子表面に固着させ、Ｔｍより低い温度にて膨張させ中空粒子を得た例であり、十分な性能を有するが、沈殿物が若干発生しており、僅かだが中空粒子の体積減少が見られる。
発明例６は、Ｔｓ２より高いＴｍをもつ被覆剤を膨張性樹脂粒子表面に固着させ、Ｔｍより高い温度にて膨張させ中空粒子を得た例であり、良好な耐久性を示し、中空粒子の体積保持率も高い。
発明例７は、Ｔｓ２より高いＴｍをもつ被覆剤を膨張性樹脂粒子表面に固着させ、Ｔｍより低い温度にて膨張させ中空粒子を得た例であり、発明例５に比して耐久向上剤の使用量を増やしている。しかし、被覆剤の定着性が発明例５よりは低くなり、その分沈殿物が発生しており、僅かだが中空粒子の体積減少が見られる。
Figure 0004994231
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Claims (27)

  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の多数を配置し、さらに該タイヤ気室に大気圧を超える高圧気体を充填したタイヤとリムとの組立体であって、前記中空粒子の表面の少なくとも部分に、該表面に熱を介して定着された被覆剤を有し、
    前記中空粒子の中空部内の圧力が大気圧以上の高圧であり、該中空粒子を加熱したときの膨張開始温度Ｔｓ２が９０℃以上２００℃以下の範囲であり、下記中空粒子の充填率が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であり、
    前記被覆剤の融点Ｔｍが前記中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２より高いことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
    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周囲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。
  2. 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の多数を配置し、さらに該タイヤ気室に大気圧を超える高圧気体を充填したタイヤとリムとの組立体であって、前記中空粒子の表面の少なくとも部分に、該表面に熱を介して定着された被覆剤を有し、
    被覆剤の融点Ｔｍが、ガス成分を液体状態の発泡剤として樹脂に封じ込めた膨張性樹脂粒子の膨張開始温度Ｔｓ１に関して、下記の関係を満たすことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
    記
    Ｔｓ１＜Ｔｍ＜Ｔｓ１＋１５０℃
  3. 請求項２において、中空粒子は、被覆剤が付着された膨張性樹脂粒子を、被覆剤の融点Ｔｍ以上の温度で膨張させて得たものであることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  4. 請求項２または３において、前記中空粒子の中空部内の圧力が大気圧以上の高圧であり、該中空粒子を加熱したときの膨張開始温度Ｔｓ２が９０℃以上２００℃以下の範囲であり、下記中空粒子の充填率が５ｖｏｌ％以上８０ｖｏｌ％以下であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
    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周囲の空隙体積との合計量（ｃｍ ３ ）
    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（ｃｍ ３ ）を用いて、次式（II）から求めた値（ｃｍ ３ ）
    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。
  5. 請求項４において、被覆剤の融点Ｔｍが中空粒子の膨張開始温度Ｔｓ２より高いことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  6. 請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記中空粒子の全表面に被覆剤を有することを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、中空粒子の被覆に使用した被覆剤量および下記処理に従って得られる沈殿物量に基づいて、次式
    定着率＝{（使用被覆剤量）−（沈殿物量）}／（使用被覆剤量）×100
    にて求められる被覆剤の定着率が９０mass％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
    記
    分液ロート内に、ｎ−ヘキサン、イソプロピルアルコール、エタノールおよびメタノールから選ばれた少なくとも１種の溶媒３００ｃｃと、２〜３ｇの範囲で秤量した被覆剤を有する中空粒子とを添加し、常温下で１分間攪拌した後１０分間静置し、沈殿物をロートから排出そして採取した後、再度上記溶媒を追加し分液ロート内溶媒を３００ｃｃに調整した上で、上記攪拌、静置および排出そして採取を、さらに４回繰り返し、合計５回分の沈殿成分を、定法により溶媒を除去後に沈殿物量として秤量する。
  8. 請求項７において、前記定着率が９５mass％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  9. 請求項７または８において、前記定着率が９９mass％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  10. 請求項１ないし９のいずれかにおいて、被覆剤が有機酸金属塩であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  11. 請求項１ないし１０において、タイヤ内に配置する前の中空粒子内部の気体が、タイヤ気室内に充填する気体とは異なる気体であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  12. 請求項１１において、タイヤ内に配置する前の中空粒子内部の気体が不燃性ガスであり、内圧を与えた後のタイヤとリムとの組立体内における中空粒子内部の気体が該不燃性ガスとタイヤ気室に充填した気体との混合物であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  13. 請求項１２において、前記不燃性ガスが、炭素数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種の気体であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  14. 請求項１ないし１３のいずれかにおいて、中空粒子の中空部圧力が常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧の７０％以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  15. 請求項１ないし１４のいずれかにおいて、中空粒子の殻部を構成する樹脂による連続相が、アクリロニトリル系樹脂であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  16. 請求項１５において、アクリロニトリル系樹脂が、少なくともアクリロニトリル、メタアクリロニトリルおよびメチルメタクリレートの３種のモノマーを含んで成る共重合体、または少なくともアクリロニトリル、メタアクリロニトリルおよびメタクリル酸の３種のモノマーを含んで成る共重合体であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  17. 請求項１ないし１６のいずれかにおいて、中空粒子の中空部圧力が常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧以上であることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  18. 請求項１ないし１７のいずれかにおいて、タイヤ気室に配置した中空粒子群の平均粒径が４０〜２００μｍの範囲にあり、かつ該中空粒子群の平均真比重が０．０１〜０．０６ｇ／ｃｍ３の範囲にあることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  19. 請求項１ないし１８のいずれかにおいて、さらにアンチロックブレーキシステムの車輪速度センサーによる車輪速度検知に基づくタイヤ気室圧力低下警報機能および、圧力センサーによるタイヤ気室圧力の直接測定方式に基づくタイヤ気室圧力低下警報機能のいずれか一方または両方をそなえることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  20. 請求項１ないし１９のいずれかにおいて、タイヤ気室内に、さらに大気圧下での平均嵩比重が該中空粒子の平均真比重よりも大きい発泡体の多数を該中空粒子群に混在して配置したことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  21. 請求項２０において、前記発泡体は、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、平均嵩比重が０．０６〜０．３ｇ／ｃｃであり、独立気泡または連通気泡を有するものであることを特徴とするタイヤとリムとの組立体。
  22. タイヤをリムに装着したタイヤとリムとの組立体における該タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室内に、大気圧を超える高圧気体とともに配置する、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であって、その中空部内の圧力が大気圧以上であり、かつ表面の少なくとも部分に、該表面に熱を介して定着された被覆剤を有し、
    被覆剤の融点Ｔｍが、ガス成分を液体状態の発泡剤として樹脂に封じ込めた膨張性樹脂粒子の膨張開始温度Ｔｓ１に関して、下記の関係を満たすことを特徴とする中空粒子。
    記
    Ｔｓ１＜Ｔｍ＜Ｔｓ１＋１５０℃
  23. 請求項２２において、中空部内の圧力が、常用走行使用時の車両指定タイヤ内圧の７０％以上であることを特徴とする中空粒子。
  24. 請求項２２または２３において、全表面に被覆剤を有することを特徴とする中空粒子。
  25. 請求項２２ないし２４のいずれかにおいて、中空粒子の被覆に使用した被覆剤量および下記処理に従って得られる沈殿物量に基づいて、次式
    定着率＝{（使用被覆剤量）−（沈殿物量）}／（使用被覆剤量）×100
    にて求められる被覆剤の定着率が９０mass％以上であることを特徴とする中空粒子。
    記
    分液ロート内に、ｎ−ヘキサン、イソプロピルアルコール、エタノールおよびメタノールから選ばれた少なくとも１種の溶媒３００ｃｃと、２〜３ｇの範囲で秤量した被覆剤を有する中空粒子とを添加し、常温下で１分間攪拌した後１０分間静置し、沈殿物をロートから排出そして採取した後、再度上記溶媒を追加し分液ロート内溶媒を３００ｃｃに調整した上で、上記攪拌、静置および排出そして採取を、さらに４回繰り返し、合計５回分の沈殿成分を、定法により溶媒を除去後に沈殿物量として秤量する。
  26. 請求項２５において、前記定着率が９５mass％以上であることを特徴とする中空粒子。
  27. 請求項２５または２６において、前記定着率が９９mass％以上であることを特徴とする中空粒子。
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