本発明のタイヤ用ゴム組成物は、ジエン� ��ゴム、非金属繊維および2個以上の突起を有 するフィラーからなる。

 通常、カレンダーロールによって押し出� ��れたゴム中の非金属繊維は、押し出し方向� ��配向するため、繊維による氷への引っ掻き� ��果を有効に発現させるためには、その製造� ��法としてシートを押し出し方向に対して垂� ��にカットして立てていく方法や、押し出し� ��ッドをチューブ型にすることによって繊維� ��押し出し方向に対し垂直な方向に配向させ� ��そのシートを押し出し方向に平行にカット� ��て、それぞれ90度回転させ再び重ね合わせ� �ことにより、トレッドの厚み方向に配向さ� �るなどの特殊な手法(装置)を用いる必要があ った。しかしながら、本発明では、特定の寸 法の複数の突起を有するフィラーを、特定の 寸法の非金属繊維とともにゴムに配合するこ とで、ゴムの押し出し方向に繊維が配向する のを乱すため、タイヤの製造において特殊な 手法(装置)を用いることなしに非金属繊維に� ��る氷への引っ掻き効果を充分に得ることが� ��きる。

 また、2個以上の突起を有するフィラーを 配合することにより、複数の突起がアンカー 効果を示し、走行時の刺激や摩耗による脱落 を防ぎ、かつ、ゴム表面からミクロ突起を出 現させ、その撥水効果から氷雪路面とタイヤ とのあいだにできた水膜を排除させ、氷上摩 擦性能を向上させることができる。

 本発明のゴム組成物に用いられるジエン� ��ゴムとしては、任意のジエン系ゴムが用い� ��れ、たとえば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレ ンゴム(IR)、各種ポリブタジエンゴム(BR)、各� ��スチレン-ブタジエン共重合体ゴム(SBR)、ア� ��リロニトリル-ブタジエン共重合体ゴム(NBR)� ��ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム、� �リクロロプレンゴム(CR)などのジエン系ゴム� ��単独で、あるいは任意の割合でブレンドし� ��使用することができる。なかでも、低温特� ��がよい、また低温特性と加工性、耐久性な� ��のバランスが優れるという点でNRおよびBRを ゴム成分として用いることが好ましい。

 本発明のゴム組成物に用いられる非金属� ��維は、路面を傷つける恐れがなく、ゴムと� ��耗速度の差が小さく、トレッドと氷雪路面� ��の接地を確保するのに適している。非金属� ��維のなかでも、ゴムを混練りする過程で適� ��な長さに折れて、短くなるグラスファイバ� ��またはカーボンファイバーが、分散および� ��向させやすく、複素弾性率の比が適度なゴ� ��が得られやすいので好ましい。

 非金属繊維の平均繊維径は、15μm以上で� �り、好ましくは20μm以上であり、より好まし くは25μm以上であり、さらに好ましくは30μm� �上である。平均繊維径が15μm未満では、繊維 断面積が小さいことにより、トレッド厚さ方 向に配向した繊維がトレッド表面に作り出す 接地圧の高い部分を、充分に作り出すことが できない。また、非金属繊維の平均繊維径は 、100μm以下であり、好ましくは50μm以下、よ� ��好ましくは40μm以下であり、さらに好まし� �は35μm以下である。非金属繊維の平均繊維径 が100μmを超えると、氷雪路面とタイヤとのあ いだにできた水膜を押しのける働きが劣るた め、粘着、凝着摩擦が充分に働かない。

 非金属繊維の平均繊維長は0.1mm以上が好� �しく、0.2mm以上がより好ましく、0.4mm以上が� ��らに好ましい。非金属繊維の平均繊維長が0 .1mm未満では、走行により繊維がトレッド面� �ら脱落しやすくなり、水膜を押しのける効� �が低下する傾向がある。非金属繊維の平均� �維長は5mm以下が好ましく、3mm以下がより好� �しく、2mm以下がさらに好ましい。非金属繊� �の平均繊維長が5mmを超えると、繊維を分散� �せ配向させにくくなり、ゴムの加工性が低� �する傾向がある。

 非金属繊維の配合量は、ジエン系ゴム100� ��量部に対して、1重量部以上であり、好まし くは1.5重量部以上、より好ましくは2重量部� �上である。非金属繊維の配合量が1重量部未� ��では、トレッド表面に接地圧を形成する繊� ��の量が少なくなり、水膜を除去し、氷を引� ��掻く効果が充分でなくなる。また、非金属� ��維の配合量は、ジエン系ゴム100重量部に対� ��て、20重量部以下であり、好ましくは18重量 部以下、より好ましくは15重量部以下である� ��非金属繊維の配合量が、20重量部をこえる� �、トレッドブロック剛性が高くなりすぎて� �トレッドゴム表面を氷雪路面に追随させる� �とができなくなり、粘着・凝着摩擦が低下� �る。

 本発明のゴム組成物に用いられる2個以上 の突起を有するフィラーは、ジエン系ゴムに 配合した際、耐摩耗性、耐熱性、熱伝導性な どにおいて優れた効果を示す。

 前記フィラーは2個以上、好ましくは3個� �上、より好ましくは4個の突起を有する。突� ��がない(球状)、あるいは突起を1個有する(線 状)フィラーでは、フィラーがアンカー効果� �示すことができず、タイヤ走行などによる� �激や摩耗によってフィラーが脱落する。

 2個以上の突起を有するフィラーとしては 、酸化亜鉛ウィスカや沖縄県産の星の砂など があげられる。なかでも、氷よりも硬くアス ファルトより柔らかい材料であるという理由 から、酸化亜鉛ウィスカを用いることが好ま しい。

 ここで、フィラーの突起数が2個であると は、2個の突起を有するフィラーの概略底面� �である図1に示すように、隣り合う突起の開� ��角度θ、つまり1つの突起の先端とそのフィ� ��ーの中心(変曲点)を結ぶ直線と隣り合う突� �の先端とフィラーの中心(変曲点)を結ぶ直線 がなす角度θが、180度未満であることと定義� ��る。突起数が1個のフィラーは、隣り合う突 起の開き角度θが180度であり、ファイバーな� ��の線状のフィラーがこれに該当する。2個の 突起を有するフィラーの隣り合う突起の開き 角度θは、90度以上が好ましく、100度以上が� �り好ましい。隣り合う突起の開き角度θが90� ��未満では、非金属繊維の配向を乱す効果が� ��られにくい傾向がある。

 2個以上の突起を有するフィラーの隣り合 う突起の開き角度θは、非金属繊維の配向乱� ��効果が充分に得られるという点から、90度� �上であることが好ましく、100度以上である� �とがより好ましい。また、2個以上の突起を� ��するフィラーの隣り合う突起の開き角度θ� �、180度になると突起の数が1個になるという� ��から、180度未満であることが好ましく、非� ��属繊維の配向を乱すという点で130度以下が� ��ましい。

 4個の突起を有するフィラーの概略底面図 を図2に示す。この4個の突起を有するフィラ� ��では、隣り合う突起の開き角度θが90~130度� �あることが好ましく、全ての隣合う突起の� �き角度θが109.5度であり、それぞれの突起が� ��四面体の頂点となっていることがより好ま� ��い。4個の突起を有するフィラーにおいて、 隣り合う突起の開き角度θが90度未満の場合� �は、前記フィラーの突起と突起の間に非金� �繊維をからますことができず、非金属繊維� �配向を乱す効果が得られにくい傾向がある� �

 ここで前記フィラーの隣り合う突起の開� ��角度θは、前記フィラーについて顕微鏡写� �を撮り、観察した角度をいう。

 前記フィラーの突起の長さは、フィラー� ��中心(変曲点)から突起の先端までの長さで� �り、突起が4個であるフィラーの概略底面図� ��ある図2のLをいう。フィラーの突起の長さ� �、2個以上の突起を有するフィラーを顕微鏡� ��観察し、任意のフィラー50個について測定� �、突起の長さを測定したフィラー1個あたり� ��平均の突起の長さを突起の長さとする。

 前記フィラーの突起の長さは、7.5μm以上� ��好ましく、10μm以上がより好ましく、12.5μm� ��上がさらに好ましい。フィラーの突起の長� ��が7.5μm未満では、氷雪上での摩擦性能の向� ��がみられない傾向がある。前記フィラーの� ��起の長さは、300μm以下が好ましく、150μm以� ��がより好ましく、120μm以下がさらに好まし� ��。フィラーの突起の長さが300μmを超えると� ��耐摩耗性が著しく低下する傾向がある。

 前記フィラーの突起の長さは、非金属繊� ��の平均繊維径の0.5倍以上であり、好ましく� ��0.6倍以上である。前記フィラーの突起の長� ��が非金属繊維の平均繊維径の0.5倍未満の場� ��には、非金属繊維の配向を乱す効果が得ら� ��にくい。また、前記フィラーの突起の長さ� ��、非金属繊維の平均繊維径の3.1倍以下であ� ��、好ましくは3.0倍以下であり、より好まし� ��は2.5倍以下であり、さらに好ましくは2倍以 下、特に好ましくは1.5倍以下である。前記フ ィラーの突起の長さが非金属繊維の平均繊維 径の3.1倍を超えると、フィラーの突起が折れ てしまうことがある。

 本発明において、フィラーの突起の長さ� ��非金属繊維の平均繊維径の0.5~3.1倍であると は、フィラーの複数の突起のうち、最も短い 突起の長さが非金属繊維の平均繊維径の0.5~3. 1倍であることをいう。

 前記フィラーの配合量は、ジエン系ゴム� ��分100重量部に対して1重量部以上、好ましく は1.5重量部以上、より好ましくは2重量部以� �である。フィラーの配合量が、1重量部未満� ��は、氷雪路面での氷上摩擦性能の向上がみ� ��れにくい。また、フィラーの配合量は、ジ� ��ン系ゴム100重量部に対して30重量部以下、� �ましくは25重量部以下、より好ましくは10重� ��部以下である。フィラーの配合量が30重量� �をこえると、耐摩耗性が低下する。

 なお、前記フィラーは、フィラーとジエ� ��系ゴムとの接着力を向上させるために、ポ� ��プロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリス� �レン(PS)、ポリウレタン(PU)、ポリビニルアル コール(PVA)、シランカップリング剤、シリル� ��剤などで表面処理してもよい。

 また、本発明のタイヤ用ゴム組成物は、さ� ��に2個以上の突起を有するフィラー以外の補 強剤を配合することができる。補強剤として は、カーボンブラックや、シリカおよび/ま� �は一般式(1)で表わされる無機充填剤があげ� �れる。
  mM・xSiOy・zH ₂ O     (1)
(Mは、アルミニウム、マグネシウム、チタン� ��カルシウムおよびジルコニウムからなる群� ��ら選ばれる金属、これら金属の酸化物およ� ��水酸化物およびそれらの水和物、およびこ� ��らの金属の炭酸塩から選ばれる少なくとも1 種であり、m、x、yおよびzは定数)

 カーボンブラックの配合量は、ジエン系� ��ム100重量部に対して5重量部以上が好ましく 、10重量部以上がより好ましく、15重量部以� �がさらに好ましい。カーボンブラックの配� �量が5重量部未満では、充分な補強性が得ら� ��ず耐摩耗性が劣る傾向がある。カーボンブ� ��ックの配合量は、ジエン系ゴム100重量部に� ��して、150重量部以下であることが好ましく� ��100重量部以下であることがより好ましく、7 0重量部以下であることがさらに好ましい。� �ーボンブラックの配合量が150重量部をこえ� �と、加工性が低下し、硬度が高くなること� �ら氷上摩擦性能が低下する傾向がある。

 無機充填剤の配合量は、ジエン系ゴム100� ��量部に対して、5重量部以上が好ましく、10� ��量部以上がより好ましく、15重量部以上が� �らに好ましい。無機充填剤の配合量が5重量� ��未満では、充分な補強性が得られず、耐摩� ��性が劣る傾向がある。また、無機充填剤の� ��合量は、ジエン系ゴム100重量部に対して150� ��量部以下であることが好ましく、100重量部� ��下であることがより好ましく、70重量部以� �がさらに好ましい。無機充填剤の配合量が15 0重量部をこえると、加工性が低下する傾向� �ある。

 シリカを配合する場合、シランカップリ� ��グ剤を併用することが好ましい。シランカ� ��プリング剤の配合量は、シリカ100重量部に� ��して1重量部以上であることが好ましく、2� �量部以上であることがより好ましく、4重量� ��以上がさらに好ましい。シランカップリン� ��剤の配合量が1重量部未満では、未加硫ゴム 組成物の粘度が高くなる傾向がある。また、 シランカップリング剤の配合量は、シリカ100 重量部に対して20重量部以下が好ましく、15� �量部以下がより好ましく、10重量部以下がさ らに好ましい。シランカップリング剤の配合 量が20重量部をこえると、配合量に対してシ� ��ンカップリング剤を配合した効果がないう� ��、コストがかかる傾向がある。

 本発明のタイヤ用ゴム組成物には、前記� ��エン系ゴム、非金属繊維およびフィラー、� ��強剤(充填剤)、カップリング剤のほかに、� �硫剤(架橋剤)、加硫促進剤(架橋促進剤)、各� ��オイル、老化防止剤、可塑剤などのタイヤ� ��または一般のゴム組成物用に配合される各� ��配合剤および添加剤を配合することができ� ��。また、これらの配合剤、添加剤の配合量� ��一般的な量とすることができる。

 本発明の空気入りタイヤは、本発明のゴ� ��組成物を用いて通常の方法で製造される。� ��なわち、必要に応じて前記添加剤を配合し� ��本発明のゴム組成物を、未加硫の段階でタ� ��ヤの各部材の形状にあわせて押出し加工し� ��タイヤ成型機上にて通常の方法で成形する� ��とにより、未加硫タイヤを形成する。この� ��加硫タイヤを加硫機中で加熱加圧すること� ��より空気入りタイヤを得る。空気入りタイ� ��としては、氷雪路面における性能を特に発� ��することができることからスタッドレスタ� ��ヤとすることが好ましい。

 本発明の空気入りタイヤは、氷上摩擦性� ��に優れるという理由から、本発明のタイヤ� ��ゴム組成物をトレッド部に用いることが好� ��しい。本発明のタイヤ用ゴム組成物をトレ� ��ドに形成する方法としては、通常のカレン� ��ーロールによる押出し加工を用いることが� ��きるが、特開2001-39104号公報にもあるように カレンダーロールによって繊維を分散させた ゴム組成物を圧延加工し、得られたゴムシー トを折りたたむなどの方法により、非金属繊 維をトレッド厚さ方向に配向させることが好 ましい。

 具体的には、タイヤのトレッド部から切り� ��したゴム片のトレッド厚さ方向の複素弾性� ��E1とタイヤ周方向の複素弾性率E2の比が、下 記式を満足することが好ましい。
  1.1 ≦ E1/E2

 E1/E2は1.1以上であることが好ましく、1.2� �上であることがより好ましい。E1/E2が1.1未満 では、接地面に対し接地圧の高い部分を充分 に形成できない。その結果、タイヤと氷雪路 面のあいだにできた水膜を除去する効果が小 さくなり、粘着・凝着摩擦、引っ掻き、掘り 起こし摩擦は改善されない。また、E1/E2は4以 下であることが好ましく、3.5以下であること がより好ましい。E1/E2が4をこえる場合には、 タイヤのトレッドブロックの剛性が高くなり すぎて、トレッドゴム表面を氷雪路面に追随 させることができなくなり、粘着・凝着摩擦 が低下する傾向がある。