JP6696288B2

JP6696288B2 - 嵩高構造糸

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Publication number: JP6696288B2
Application number: JP2016087910A
Authority: JP
Inventors: 正人増田; 剛志柴田; 博文山中
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2020-05-20
Anticipated expiration: 2036-04-26
Also published as: EP3450598B1; KR20180133377A; JP2017197858A; EP3450598A4; CN109072498A; EP3450598A1; TW201741511A; CN109072498B; US20190136421A1; WO2017188104A1; KR102278861B1; TWI703248B

Description

本発明は、表層部に大ループが多数形成された嵩高構造糸に関するものであり、ソフトな触感を奏でながら高い保温性を訴求できるため、衣料用途から産資用途まで幅広い分野での適用が可能となる。

ポリエステルやポリアミドなどの熱可塑性ポリマーからなる合成繊維は、力学特性や寸法安定性等の基本特性が高く、そのバランスに優れるという特徴がある。このため、これらを活用した繊維素材は、ポリマー特性から製糸による基本性能の発現に加え、高次加工により様々な構造形態とすることで、衣料用途のみならずインテリアや車両内装、産業用途等幅広く利用されている。

合成繊維に関する新規技術の開発は、天然素材の模倣をモチベーションとして技術革新がなされてきたといっても過言ではなく、天然の複雑な構造形態に由来した機能を合成繊維により発現させるために様々な技術提案がなされている。例えば、シルクの断面を模倣することによる特異な風合い（キシミ、柔軟性）の発現からモルフォ蝶に代表される構造発色やハスの葉に見られる撥水性能など様々なものが存在するが、その一つに天然羽毛によるソフトな風合いと軽量・保温性といった機能発現に対する取り組みが存在する。

天然羽毛は、一般に水鳥の胸部から少量採取されるダウンボール（粒綿状）とフェザー（羽状）を混合して使用するものである。これらは、そのケラチン繊維からなる特異的な構造形態に由来し、ソフトな風合いに富み、体に沿いやすく優れた軽量・保温性を発現する。このため、天然羽毛を詰め綿として用いた製品は一般ユーザーまでもがその機能を認知しており、寝装具やジャケット等の衣料品など幅広く適用されている。

しかしながら、自然保護の観点から水鳥の捕獲は制限があり、天然羽毛の総生産量には制約がある。更には、昨今の異常気象や疫病の発生によって、その供給量が大きく変動し、価格の高騰に加えて、不安定な供給量が問題視されつつある。また、天然羽毛の使用には、採毛、選別、消毒、脱脂等多くの工程を経るにも関わらず特有の臭い、動物アレルギーがしばしば問題になる。加えて、動物愛護の観点から欧州等では天然羽毛の使用を排除する動きも出ている。このため、安定供給等が可能な合成繊維による中綿素材に注目が集まっている。

合成繊維からなる中綿素材は、古くから多数のものが提案されているが、嵩高性や圧縮回復、またソフトな風合いといった基本特性という点で天然羽毛に到達した事例はない。
例えば、特許文献１及び特許文献２に示されるように繊維集合状態を球状あるいは放射状にすることで、その構造に由来する嵩高性が改善されたものとなる。しかしながら、圧縮した際に異物感を感じるものであり、天然羽毛のソフトな風合いという観点では及んでいない。
これらの短繊維を主体とした繊維構造体では、構造体の嵩高性と柔軟性（圧縮回復）は用いる力学特性や繊度（太さ）に起因する。このため、天然羽毛のように嵩高性と柔軟性とが相反する特性を両立するには更なる改善が必要となるものであった。

従来から繊維の高付加価値化等を目的として用いられる糸加工技術は、例えば、繊維に実撚りをかけた後に開撚し、あるいは１種類または２種類以上の繊維を流体加工ノズル等により混繊させることで、嵩高性を有した加工糸が製造可能であることが一般に知られている。このような嵩高性を有した加工糸は基本的には長繊維であるため、様々な形態に加工することができ、加工糸の嵩高性とソフトな風合いを活かし、中綿素材に適用することも考えられる。

特許文献３では、２種類の繊維を用いて、一方の繊維にだけ糸揺れ等を付与しながらウエストゲージに供給し、まとめて実撚りをかけることで、糸揺れ等を付与した繊維により表層にループを形成させる。この後更に２枚のディスク等で擦過させることによって開撚し、嵩高性の加工糸を得る技術が開示されている。確かに、この技術であれば、従来の手法にのっとり糸揺れ等の程度を調整することで鞘糸からなるループを有した嵩高構造糸を得ることができる可能性がある。但し、鞘糸が部分的に突出したループヤーンに実撚りをかけ、機械的揉み機にてゴムなどにより擦過させながら開撚する場合には、突出したループは部分的に破断されるか劣化したものとなる。該加工糸を中綿として活用する場合には最終的には数本から数十本を束ねるなどして充填することになるため、劣化した部分（毛羽）が他の加工糸の鞘糸と顕著に絡み合うこととなる。この絡み合った鞘糸が充填した際に異物感を生んで風合いを損ね、あるいは絡み合いを助長することで経時的に嵩高性が低下する場合がある。

特許文献４では、交絡ノズル内で走行糸条に対して垂直方向から圧空を噴射し、開繊、絡ませることにより、過剰に供給した鞘糸が糸長差をもって固定する技術である。特許文献４では、ループ形状を有した鞘糸が表層に存在する嵩高性を有した加工糸を得ることができる可能性がある。しかしながら、特許文献４のように、ノズル内での走行糸条を撹乱し、開繊して交絡処理する場合には、非常に短周期で糸が揺れて走行糸条の絡み合いを発生させることとなる。このため、自ずとノズル形状に影響を受けた小さいループが高頻度で過剰に形成されることになる。また、鞘糸がランダムに芯糸と交絡することでループの大きさは繊維軸方向で変動し、嵩高性には制約のあるものであった。また、ノズル内で形成されたループヤーンはノズル内部で滞留した後に、噴射エアーによりノズル外に排出されることとなる。このため、加工糸の繊維軸方向でループの大きさやループを形成する鞘糸の長さが変動してたるみを形成することとなる。この場合、特にたるみを持った鞘糸は他方の鞘糸と絡まり易く、やはり、高次加工における工程通過性や鞘糸が絡み合った箇所が異物感に繋がるなど課題が残るものであった。

また、特許文献３及び特許文献４に記載されるような加工糸を中綿として使用する場合には、先に記載した嵩高性や風合いに関する課題に加え、絡まりやねじれを抑制することを目的として、加工糸の両端を固定して使用することとなる。しかしながら、特許文献３や特許文献４に記載の加工糸では、加工糸自体に伸長性がないため、定長で固定された加工糸が充填物内で突っ張った状態となり、デザインやサイズに余裕がないと不快な拘束感を生む場合がある。特に、衣類等に縫製した場合には、可動範囲の大きい肘や膝、首や胴回りは余裕を持ったデザインにする必要があるため、余計な空隙となり、保温性等の機能を十分に発揮できない場合があった。
このため、大ループによる極めて高い嵩高性を有しながらも、加工糸間の絡み合いが抑制され、且つ良好なストレッチ性を有した嵩高構造糸が所望されている。

特公昭４８−７９５５号公報（特許請求の範囲）特公昭５１−３９１３４号公報（特許請求の範囲）特開２０１１−２４６８５０号公報（特許請求の範囲）特開２０１２−６７４３０号公報（特許請求の範囲）

本発明は、高機能保温素材に適した嵩高構造糸を提供することにある。本発明の嵩高構造糸は、独特の嵩高構造を有するだけでなく心地よいストレッチ性を有している。このため、例えば、密着性に加えて動きに合わせて柔軟に伸長変形するといった動作追従性に優れ、良好な着用感と優れた軽量・保温性等を有した高機能保温素材に利用できる。

上記課題は、以下の手段により達成される。

（１）破断することなく、連続的なループを形成する鞘糸と該鞘糸と交錯することで実質的に鞘糸を固定する芯糸からなる嵩高構造糸において、糸表層から３ｍｍ以上突出したループの数が１個／ｍｍから３０個／ｍｍであり、弾性率が８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、１０％伸長回復時の伸長回復率が５０％以上であることを特徴とする嵩高構造糸。

（２）構成繊維の単糸繊度が３．０ｄｔｅｘ以上であり、芯糸と鞘糸の単糸繊度比（鞘／芯）が０．５から２．５の範囲であることを特徴とする（１）に記載の嵩高構造糸。

（３）芯糸がサイドバイサイド型または偏心芯鞘型の複合繊維であり、鞘糸を構成する繊維が曲率半径２ｍｍから３０ｍｍの３次元的捲縮構造糸であることを特徴とする（１）または（２）に記載の嵩高構造糸。

（４）繊維間静摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする（１）から（３）のいずれか１項に記載の嵩高構造糸。

（５）芯糸と鞘糸のいずれもが中空率２０％以上の中空断面繊維からなることを特徴とする（１）から（４）のいずれか１項に記載の嵩高構造糸。
（６）（１）から（５）のいずれか１項に記載の嵩高構造糸を少なくとも一部に含んだ繊維製品。

本発明の嵩高構造糸は、表層に３次元的捲縮形態を有した大ループが形状された独特の嵩高構造を有しているため、嵩高構造糸間での絡み合い等が抑制されることで、異物感のない良好な触感に加え、優れた軽量・保温性等を発揮する。また、低い応力で伸長変形するストレッチ性を有しているため、例えば、体の動き等への動作追従性に優れ、不要な空隙を作ることがないため、コンパクトでありながらも保温機能に優れた高機能保温素材として活用することができる。

本発明の嵩高構造糸の一例の概略側面図糸表面測定方法を説明するための模擬図３次元的な捲縮（スパイラル）構造を説明するための模擬図糸断面の一例の概略断面図本発明の嵩高構造糸の製造方法の一例を模式的に示す概略工程図本発明の嵩高構造糸の製造方法に用いるサクションノズルを説明するための概略側面図本発明の嵩高構造糸の製造方法に用いる中空断面用紡糸口金の吐出孔を説明するための概略断面図

以下、本発明について、望ましい実施形態とともに詳述する。
本発明の嵩高構造糸は、大ループを形成する鞘糸と該鞘糸と交錯することで実質的に鞘糸を固定する芯糸から構成されている。また、本発明においては、ループが破断することなく、連続的な大ループを形成していることを特徴としている。

本発明の嵩高構造糸は、嵩高加工を行う際の工程通過性や実使用の際に本発明の特徴を活かすという観点から合成繊維で構成されていることが好適である。ここで言う合成繊維とは、高分子ポリマーからなる繊維のことを言う。高分子ポリマーのうち、溶融成形が可能な熱可塑性ポリマーは生産性が高い溶融紡糸法を採用して、本発明に用いる繊維を製造することができるため本発明に用いるには好適である。

ここで言う熱可塑性ポリマーとは、例えば、ポリエチレンテレフタレートあるいはその共重合体、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリ乳酸、熱可塑性ポリウレタンなどの溶融成形可能なポリマーが挙げられる。これ等の熱可塑性ポリマーのうち、ポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーは結晶性ポリマーであり、融点が高いため後工程、成形加工及び実使用の際に比較的高い温度で加熱された場合でも劣化やヘタリがなく好適である。この耐熱性という観点では、ポリマーの融点が１６５℃以上であると良好であり好ましい。

本発明に用いるポリマーには、酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機質、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、難燃剤、蛍光増白剤、酸化防止剤、あるいは紫外線吸収剤などの各種添加剤をポリマー中に含んでいても良い。

本発明の嵩高構造糸は、図１に例示される通り、ループを形成する鞘糸（図１の１）と該鞘糸と交錯することで実質的に鞘糸を固定する芯糸（図１の２）から構成されている。

ここで言う芯糸とは、糸表面（図２の３）から０．６ｍｍ以下に存在するフィラメントのことを意味する。この糸表面とは一対の糸道ガイド（図２の４）の間に定長で加工糸を糸かけした場合の糸道ガイド４を結んだ直線を意味する。該糸表面からの距離（図２の５）が０．６ｍｍ以下に存在するフィラメントが本発明で言う芯糸になり、大ループの基点となるものである。また、この糸表面からの距離が３．０ｍｍ以上にループ状に突出したフィラメントを本発明で言う鞘糸であり、本発明の嵩高構造糸の嵩高性をつかさどるものである。本発明は大ループを形成する鞘糸を実質的に固定する芯糸からなることを特徴としているが、ここで言う実質的に固定するとは、鞘糸が芯糸と交錯している点を基点とし、自立していることを意味する。芯糸と鞘糸の交錯点を起点として、嵩高構造糸の外層方向に鞘糸が立ってループを形成していることが自立している状態を表す。また、芯糸と交錯している点、すなわち、ループの起点付近は、実際にはフィラメントが入り混じった状態となっていることが多い。このため、糸表面から３．０ｍｍ以上にループの頂点を形成する鞘糸が糸表面から０．６ｍｍに位置した直線と交差する点を交錯点としている。

該交錯点は、本発明の特徴である鞘糸からなるループの自立を支えるという役割があり、ある程度の周期で存在した方が好適である。この観点から嵩高構造糸における芯糸と鞘糸の交錯点を１から３０個／ｍｍで存在する必要がある。係る範囲であれば、適度な間隔を有してループが存在することを意味し、且つ本発明の重要な要素であるストレッチ性（伸長回復）の妨げとならない。この観点を推し進めると、大ループの固定という役割を担いながら、良好なストレッチ性を発現させる好適な範囲としては、該交錯点は５から１５個／ｍｍで存在することがより好ましい範囲として挙げることができる。

この芯糸と鞘糸の判定や、単位長さ辺りのループの個数を加工糸の繊維軸方向に連続的に評価するには、光電型の毛羽検知装置を活用することができる。例えば、光電型毛羽測定機（ＴＯＲＡＹＦＲＡＹＣＯＵＮＴＥＲ）を用い、糸速度１０ｍ／分、走行糸張力０．１ｃＮ／ｄｔｅｘの条件で、糸表面から０．６ｍｍならびに３．０ｍｍを評価すると良い。

本発明の大ループを有する鞘糸は、芯糸により実質的に固定され、加工糸の断面において外層方向に突出した形態を有している。
ここで言う大ループの突出とは、糸表面からの距離（図２の５）に相当し、一対の糸ガイドに定長で糸掛けした加工糸を側面から２次元的に観察し、この観察した画像から測定するものである。無作為に選んだ１０本の加工糸をループ全体が観察できるように撮影し、各画像において１０箇所のループの突出を撮影する。この作業を計１０画像について行い、合計１００箇所をミリメートル単位で小終点第２位までを測定する。これ等の数値の平均値を算出し、小数点第２位以下を四捨五入した値を本発明におけるループ大きさとした。

本発明者等の検討によれば、大ループは糸表面から１．０ｍｍ以上１００．０ｍｍ以下の範囲で突出していることが好ましく、係る範囲であれば、鞘糸の捲縮構造と相まって本発明の目的とする嵩高性と絡み合い抑制の効果を問題なく発揮することができる。また、後述する嵩高構造糸の加工性を考慮すると、３．０ｍｍ以上７０．０ｍｍ以下がより好ましい。また、スポーツ衣料など過酷な環境下で繰り返しの圧縮回復変形が加わることを考慮すると、５．０ｍｍ以上６０．０ｍｍ以下とすることが特に好ましい。

ここで言う鞘糸からなるループの形状は、芯糸から交錯点を始点に外層に突出したものであり、その形状は、一般的な交絡により形成されるアーチ型ループよりも、クルノーダル型ループ（涙滴形状）であることが好ましい。アーチ型ループの場合には、芯糸と鞘糸の交錯点が固定されておらずループが自由度を持って移動するという特徴を有するが、嵩高構造糸に圧縮変形を加えた場合には、交錯点が移動することとなる。このため、圧縮変形後には元の形状に戻りにくいため、嵩高性の耐久性という観点では不利になる場合がある。一方、クルノーダル型ループの場合には、芯糸との交錯点において、ループがほぼ固定されているため、圧縮変形後も鞘糸のループが元の形状に復帰しやすく、そもそも反発性を持った嵩高性を発揮するには、該形状が好適なのである。また、鞘糸は３次元的な捲縮構造を有していることが鞘糸同士の絡み合い抑制という観点では好ましく、これを採用することにより、ループ形状との相乗効果により飛躍的な嵩高性の発現が可能であることも見出されている。

一方、本発明者等の検討においては、鞘糸からなる大ループが途中で破断し、あるいは部分的に劣化している場合には、前述した効果が低下する傾向にあるこが分かった。このため、従来にはない嵩高性と絡み合いの抑制という相反する特性を両立させるという観点では、鞘糸がループの途中で破断されていないことが重要である。

この破断の判定においては、加工糸から無作為に選出した１０箇所において、それぞれ芯糸と鞘糸の交錯点から次の交錯点（ループ全体）を確認できる倍率で観察することで確認することができる。観察する１０箇所において、各々１０本の鞘糸について観察し、計１００本の平均で破断している箇所が０．２以下であることが本発明の言う鞘糸が部分的に破断することなく、連続的なループを形成している状態にあることを意味する。係る範囲であれば、糸端が自由になった鞘糸が実質的に存在しないものであり、他の鞘糸と絡み合うことなく存在することができる。従来の実撚りを加えた後に開撚工程を加えたり、強力なエアー噴射によりノズル内で撹乱、開繊する場合には、高周波で金属からなるノズル内部に走行糸条が叩きつけられ、破断や劣化する場合がある。更に本発明のような大ループを形成しようとした場合には、ラバーディスク等の間で擦過し、開撚する必要があるため、鞘糸は破断し、あるいは大きく劣化したものとなる。このため、破断した鞘糸が他の鞘糸に巻きついたり、あるいは絡み合うことでファスナー効果を助長することになり、加工糸の構造形態や高次加工に制約をつける結果になったと考える。本発明においては、この点大きく改善されたものであり、鞘糸が織り成す効果を十分に発揮することができるのである。

本発明の鞘糸は３次元的な捲縮構造を有していることが好ましい。ここで言う３次元的な捲縮構造とは、図３に例示されるようなフィラメントの単糸がスパイラルな構造を有していることを意味する。この３次元的な捲縮の評価は、加工糸から無作為に選出した１０箇所において、各々１０本以上の単糸を採取し、それぞれの単糸をデジタルマイクロスコープ等で捲縮形態が確認できる倍率で観察することで評価できる。この画像において、観察される単糸がらせん状に旋回した形態を有している場合には、３次元的な捲縮構造を有していると判定し、ストレートな形態の場合には捲縮構造を有していないと判定する。

本発明をより効果的にするには、鞘糸の有する３次元的な捲縮のサイズが、従来のサイドバイサイド複合繊維や中空繊維のような一般的な製法で採取された潜在捲縮糸が発現するミクロンオーダー（１０^−６ｍ）よりも、ミリオーダー（１０^−３ｍ）であることが好適である。本発明においては、この３次元的な捲縮のサイズによって、加工糸の円周方向及び断面方向の嵩高性や反発性を自在に制御することができ、当然この反発性を利用して、本発明の目的の一つである鞘糸同士の絡み合いを抑制することも可能となる。特に、捲縮のサイズをミリオーダーとすることにより、主に鞘糸の嵩高性と圧縮性の両立、加えて鞘糸の絡み合い抑制とのバランスという観点から優れるのである。

本発明では、該スパイラル構造の曲率半径が２．０から３０．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。ここで言うスパイラル構造の曲率半径とは、前述した３次元的な捲縮の有無を判定するのと同じ方法で、デジタルマイクロスコープ等によって２次元的に観察される画像において、スパイラル構造を有した繊維が形成する湾曲（図３の６）に２箇所以上で最も多く内接する真円の半径に相当する。加工糸から無作為に選出した１０箇所において、各々１０本以上の単糸を採取し、それぞれの単糸をデジタルマイクロスコープ等で捲縮形態が確認できる倍率で観察することで計１００本の単糸をミリメートル単位で小数点第２位までを測定する。これ等の測定値の単純平均を算出し、小数点第２位以下を四捨五入した値を本発明の３次元的な捲縮構造の曲率半径とした。

該曲率半径においては、２．０から２０．０ｍｍであることがより好ましく、係る範囲であれば鞘糸からなる大ループがバネのような捲縮を有していることを意味する。このため、嵩高加工糸の断面方向の圧縮に対して、適度な反発感を有しつつも、鞘糸が点で接触することになり、非常に心地のよい嵩高性を奏でることとなる。更に、後述する加工性が高い大ループとのバランスを考慮し、本発明の効果を良好に発揮する範囲としては、３．０から１５．０ｍｍであることが特に好ましい。係る範囲においては、長期的な耐久性についても問題なく、繰り返し圧縮回復が加わる衣料用途、特に過酷な環境下で使用されるスポーツ衣料に適用すると本発明の効果が有効に作用する。

この現象に必要となるのは、機械的な押し込み等で付与できる２次元的な屈曲ではなく、単糸自体が３次元的な立体形状を有し、スパイラルもしくはそれに類似した構造を有している必要がある。従来はこれらの捲縮形態においては、比較的絡みやすい構造として認識されており、鞘糸に取り入れられることはなかった。これは主に採用されていた繊維がミクロンオーダーの微細な捲縮を有した一般的な潜在捲縮繊維である。この場合、微細なスパイラル構造同士がお互いにかみ込むことで、ファスナー効果を助長する場合もあった。

一方、本発明者等は、本願の加工糸同士の絡み合い抑制を達成するため、原糸の形態に着目した検討を推し進めた。結果、特に大ループを有した嵩高構造糸にミリオーダーの３次元的な捲縮が形成された場合では、従来の認識とは全く逆の現象が起こることを発見したのである。これは、鞘糸が３次元的な捲縮を有していることで、糸束にした場合でも、嵩高構造糸同士が逆に排除体積を持って存在し、絡み合いが大きく抑制されためであり、鞘糸からなる大ループという構造との相乗効果と考えることができる。すなわち、本発明の嵩高構造糸の鞘糸はそのループの大きさに依存した可動空間を有しており、本発明の定義に従えば、ループの固定点を中心として半径２．０ｍｍ以上の半球状の比較的大きな可動空間を有していることになる。この場合、繊維径に対して圧倒的に大きいサイズの３次元的な捲縮を有した単糸同士はお互いに点で接触し、反発しあうため、絡み合うことなく単独で存在することができる。また、３次元的な捲縮を有したフィラメントにおいては、前述した可動空間に加えて、更に単糸自体が繊維軸方向にばねの様に伸長できるため、単糸同士が交差した場合、振動を加えることにより簡単に解舒することができるのである。これは、本発明の嵩高構造糸のように、従来の数倍から数十倍の大ループを鞘糸が形成する構造形態ならではの現象であることは言うまでもない。更には、この鞘糸の３次元的な捲縮は本発明の基本特性である嵩高性という観点でも有効に作用する。すなわち、前述した鞘糸同士の点接触は、１本の加工糸内でも、互いに反発する効果を生み、初期の嵩高性はもとより、加工糸断面方向において放射状に開繊した状態を経時的に維持できるのである。本発明の放射状に開繊した鞘糸のばねのような挙動は、従来の単にストレートなフィラメントによるものでは達成が難しい。加えて、鞘糸同士が互いに反発することにより生まれるものであり、３次元的な捲縮を有した鞘糸同士がお互いを支えあうことによって鞘糸のヘタリを大幅に抑制できるのである。

本発明の鞘糸が大ループを形成し、かつ３次元的な捲縮構造を有するという形態的特徴は、摩擦係数の低下としてみることができる。これは前述した通り、その他との接触が、点で接触することの効果であり、本発明の特異構造を有した嵩高構造糸の奏でる効果の一つである。本発明者等の検討では、嵩高性を有しつつも、加工糸間の絡み合いが抑制されるには、繊維間静摩擦係数が０．３以下であることが好ましい。ここで言う繊維間静摩擦係数とは、レーダー式摩擦係数試験機により、ＪＩＳＬ１０１５（２０１０年）に準じた方法で測定するものである。なお、本発明においては、必要なければ開繊等の処理は行わず、加工糸を円筒に平行に並べることで評価するものである。本発明の嵩高構造糸を繊維製品に加工した際、圧縮時に繊維が適度に滑って移動すると風合いが高まるため、繊維間静摩擦係数は低い方が好適であり、０．２以下であることがより好ましく、０．１以下であることが特に好ましい。

また、本発明の嵩高構造糸でより優れた触感を訴求するという観点では、鞘糸と芯糸の単糸繊度比（鞘／芯）は０．５から２．５の範囲が好ましい。係る範囲であれば、鞘糸と芯糸の繊度が近く、圧縮した際の異物感等を感じることなく使用することができる。また、効率的に嵩高加工可能な範囲としては、単糸繊度比（鞘／芯）が０．７から１．５を挙げることができ、本発明の効果をより顕著化するという点でより好ましいのである。また、本発明の嵩高構造糸においては、様々な繊維を組み合せることも可能であるが、前述した効率的な流体加工及び圧縮した際の異物感を全く感じないという点で、芯糸及び鞘糸が単糸繊度及び力学特性が同じ繊維であることが好適である。具体的には、本発明においては、同じ製糸条件で製造した繊維を２ドラム以上用意しておき、これを芯糸と鞘糸に用いることが好適であり、特にこれらが１種類（単独）の樹脂からなる単独繊維であることが好ましい。

このような加工糸における摩擦係数の低下や絡み合いの抑制という観点では、鞘糸に加えて芯糸においても、３次元的な捲縮構造を有していることが好ましい。これは、芯糸においても、鞘糸を実質的に固定する芯糸の交錯点において、糸が自由な状態にある際には、交錯点が芯糸の３次元捲縮に由来するフィラメント間空隙が存在した状態となっている。この様な加工糸がほぼ無張力の場合には、鞘糸のループが繊維軸方向にも限られたスペースで横滑りできるため、鞘糸の可動空間が拡がり、本発明の絡み合い抑制やソフトな風合いという効果がより顕著となるためである。一方、加工糸に張力が付与された場合には、鞘糸が伸長することにより、交錯点における拘束力が高まり、ループの解け、鞘糸の脱落を防ぐなど、実用面において有効な効果を発揮する。この芯糸の３次元的な捲縮に関しても、前述した鞘糸の３次元捲縮評価方法に準じて無作為に採取した芯糸の観察から確認することができる。

本発明の嵩高構造糸は、優れた嵩高性を有したものであり、これを構成する糸は適度な反発性を有していることが好適である。この反発性は繊維の断面２次モーメントとしてみることができ、本発明の目的効果を鑑みると、構成する合成繊維の単糸繊度は３．０ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。また、詰め物とした場合には、繰り返し圧縮回復等の変形を加えられることとなるため、構成するフィラメントは適度な剛性を有することがよく、単糸繊度が６．０ｄｔｅｘ以上であることがより好ましい。ここで言う繊度とは、求めた繊維径、フィラメント数および密度から算出した値、もしくは、繊維の単位長さの重量を複数回測定した単純な平均値から、１００００ｍ当たりの重量を算出した値を意味する。
本発明における単糸繊度の実質的な上限は５０．０ｄｔｅｘである。

本発明の嵩高加工糸は弾性率が８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である必要がある。ここで言う、弾性率とは、ＪＩＳＬ１０１３（１９９９年）に示される条件で加工糸の応力−歪曲線を求め、その初期立ち上がり部分を直線近似し、その傾きから求めた。この操作を水準毎に５サンプルについて評価し、得られた結果の単純平均値を求め、小数点第２位を四捨五入した値である。

この弾性率は加工糸の伸長変形時における剛性を表すものであり、この値が高すぎるとその加工糸は柔軟に伸長変形しにくいことを意味する。一方、該弾性率が８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であると、その加工糸は初期の変形には適度な抵抗を有しながら、柔軟に変形可能であることを意味し、本発明の目的である動作追従性に優れることを意味する。これは、例えば、ジャケットに縫製した際には、当然部位に応じて適宜サンプルの特性を変更することが好適なものであるが、特に可動の多い肘や膝周りの部位に関しては、弾性率が６５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。また、首周りや胴周りなど剛性が不快な圧迫感となりえる部位に関しては、弾性率を５５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とすることが特に好ましい。本発明における弾性率の実質的な下限は１０ｃＮ／ｄｔｅｘである。

また、本発明の目的を達成するための重要な要件として、加工糸の１０％伸長時の伸長回復率が５０％以上であることが重要である。ここで言う伸長回復率とは、上述した弾性率を評価するのに用いる引張試験機にて評価することができる。すなわち、加工糸を引張試験機を用い、試料長２０ｃｍ、引張速度１００％／ｍｉｎの条件で１０％伸長させた後、１分間放置し、同速度で元の試料長の位置まで回復させる。この操作を１０回繰り返し、この際の応力−歪曲線を記録しておき、１０％伸長時の長さ（Ｓ０）、応力が０となった時の長さ（Ｓ１）を求め、下記式により伸長回復率を求める。同操作を水準ごとに５サンプルについて評価し、得られた結果の単純平均値を求め、小数点第１位を四捨五入した値である。
伸長回復率（％）＝（Ｓ０−Ｓ１）／Ｓ０×１００
［Ｓ０：１０％伸長時の長さ、Ｓ１：応力が０となった時の長さ］
本発明の嵩高構造糸は、特に可動の多い部位に活用するとその効果を存分に発揮することができるものであるが、該伸長回復率が５０％以上にあることは、繰り返し伸長回復時の弾性特性と耐ヘタリ性が優れることを意味している。本発明の嵩高加工糸が用いられる用途において繰り返し与えられる歪みは１０％以下であり、この歪みにおける伸長回復率に優れることが好適なのである。この観点を推し進めると、ここで言う伸長回復率が高ければ高いほどゴム弾性変形に近くなり、優れたストレッチ性を示す素材ということになり、本発明における実質的な上限は１００％である。本発明の嵩高構造糸をインナーやアウターなどの一般衣料用途や布団や枕などの寝装具に用いる場合には、該伸長回復率が５５％以上であることが好ましい。また、比較的使用状況が過酷になる、スポーツ衣料用途などでは、伸長回復率が７０％以上であることが特に好ましい。

本発明の嵩高構造糸は、破断強度が０．５〜１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘであり、伸度が５〜７００％であることが好ましい。ここで言う、強度とは、ＪＩＳＬ１０１３（１９９９年）に示される条件で加工糸の荷重−伸長曲線を求め、破断時の荷重値を初期の繊度で割った値であり、伸度とは、破断時の伸長を初期試長で割った値である。また、本発明の嵩高構造糸の破断強度は、高次加工工程の工程通過性や実使用に耐えうるものとするためには、０．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上とすることが好ましく、実施可能な上限値は１０．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。また、伸度についても、後加工工程の工程通過性も考慮すれば、５％以上であることが好ましく、実施可能な上限値は７００％である。破断強度および伸度は、目的とする用途に応じて、製造工程における条件を制御することにより、調整が可能である。本発明の嵩高構造糸をインナーやアウターなどの一般衣料用途や布団や枕などの寝装具に用いる場合には、破断強度が０．５〜４．０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることが好ましい。また、比較的使用状況が過酷になる、スポーツ衣料用途などでは、破断強度が１．０〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘとすることが好ましい。

本発明の嵩高構造糸はストレッチ性を有したものであり、従来にはないストレッチ性を発現させるために、本発明者等は鋭意検討した結果、芯糸の特性を調整することにより、加工後の嵩高加工糸に心地よいストレッチ性を発現させることを見出したのである。このストレッチ性を発現させる要件としては、芯糸が伸長回復に優れるものであれば原理的には発現するものの、本発明の目的を達成するためには、芯糸と鞘糸の交錯点を大ループが形成される程度に発生させることが好適であり、嵩高加工糸のヘタリ予防の観点からも大事な要件となる。このような観点のもと、鋭意検討した結果、後述する加工においては加工糸の開繊性が良好であり、必要となる交錯点を形成されるという観点から、本発明の芯糸に用いる繊維はサイドバイサイド型または偏心芯鞘型の複合繊維であることが好ましい。

ここで言うサイドバイサイド型複合繊維とは図４(４−１)に例示されるように繊維軸に対して垂直方向の繊維断面において、異なる特性を有したＡポリマー（図４の７）とＢポリマー（図４の８）が貼り合わされた形態を有した繊維を意味する。また、偏心芯鞘型複合繊維とは図４(４−２)に例示されるように繊維軸に対して垂直方向の繊維断面において、重心から左右のどちらかにＡポリマー（図４（４−２）の７）が配置され、これを被覆するようにＢポリマー（図４（４−２）の７）が配置された形態を有する繊維を意味する。

これ等の繊維はいずれもＡポリマーとＢポリマーの収縮差と繊維径に応じた捲縮を発現するものである。この捲縮に応じて本発明のストレッチ性能を発現するものである。該複合繊維が発現する捲縮は概ねミクロンメートルオーダーのものであり、これにより大ループを自立させるのに良好な固定点が形成されるのである。原糸段階においては、比較的フラットな繊維形態であり、加工後に細かい捲縮を発現することが嵩高加工糸の耐久性並びに加工時の走行性等には好適であり、これら複合繊維の中でも高粘度ポリエチレンテレフタレート／低粘度ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレート／ポリエチレンテレフタレートのサイドバイサイド型及び偏心芯鞘型の複合繊維がより好ましい。

本発明に用いる繊維は、中空断面繊維であることが好ましい。これは後述する製造方法の利点として、特に鞘糸の好ましい形態であるミリメートルオーダーの３次元的な捲縮サイズを大サイズから小サイズまで比較的自由に制御できるという点に加えて、大ループの自立という観点から好適なのである。すなわち、本発明の嵩高構造糸では、鞘糸からなる大ループが自立することが嵩高性を担うことになる。鞘糸の自立は芯糸との交錯点を起点とし、鞘糸の剛性により自立を可能としているが、耐ヘタリ等を考えると、鞘糸自身の重量も軽量であることが好ましい。このため、具体的には鞘糸の密度（単位体積あたりの重量）がより低いことが好適であり、中空断面の繊維が好ましく用いられる。この鞘糸の軽量性という観点では、中空率２０％以上の中空断面繊維であることがより好ましい。ここで言う中空率とは、中空断面繊維を切削した後、その切削面を電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて繊維が１０本以上観察できる倍率で２次元的に撮影する。撮影した画像から無作為に選定した１０本の繊維を抽出し、画像処理ソフトを用いて繊維及び中空部分の面積を測定し、面積比率として求めるものである。以上の値は全て１０ヶ所の各画像について測定を行い、１０画像の平均値を本発明の中空断面繊維の中空率とした。また、簡易にこの中空率を評価するには、繊維側面を顕微鏡等で観察し、その画像から丸断面換算の繊維径を測定する。該繊維径より、中実繊維として換算した繊度（換算重量）に対する実測した繊度（実測重量）の比率を評価することで中空率を計算することも可能である。

ここで言う中空率は、本発明の目的である軽量・保温性という観点では、嵩高構造糸がより空気層を有していることが好適であり、中空率３０％以上であることが特に好ましい。係る範囲であれば、加工糸を束で持った際により良好な軽量性を実感できることができるし、より熱伝導率の低い空気層を有していることを意味するため、保温性にも優れるのである。本発明における中空率の実質的な上限は５０％である。

本発明の嵩高構造糸は、繊維巻き取りパッケージやトウ、カットファイバー、わた、ファイバーボール、コード、パイル、織編、不織布など多様な繊維構造体とし、様々な繊維製品とすることが可能である。ここで言う繊維製品は、一般衣料から、スポーツ衣料、衣料資材、カーペット、ソファー、カーテンなどのインテリア製品、カーシートなどの車輌内装品、化粧品、化粧品マスク、ワイピングクロス、健康用品などの生活用途やフィルター、有害物質除去製品などの環境・産業資材用途に使用することができる。特に本発明の嵩高構造糸は、その嵩高性と絡み合いが抑制されるなどの効果から、中綿として活用することが好適である。この場合、側地に充填することから数本から数十本の糸束とする方法や不織布などのシート状物にするとよい。特にシート化した際には、側地への充填が簡易であり、充填量を用途に応じて調整しやすい。このため、薄地の軽量・保温素材になり、更には側地から抜ける出る心配もなく、不必要に縫製を施す必要がないため、繊維製品の形態に制約がなく、複雑なデザイン等も可能となる。

以下に本発明の嵩高構造糸の製造方法の一例を詳述する。
本発明に用いられる芯糸及び鞘糸は熱可塑性ポリマーを溶融紡糸方法によって繊維化した合成繊維を用いればよい。

本発明に用いる合成繊維を紡糸する際の紡糸温度は、用いるポリマーが流動性を示す温度とする。この流動性を示す温度としては、分子量によっても異なるが、該ポリマーの融点が目安となり、融点＋６０℃以下で設定すればよい。これ以下であれば、紡糸ヘッドあるいは紡糸パック内でポリマーが熱分解等することなく、分子量低下が抑制されるため、好ましい。また、吐出量は、安定して吐出できる範囲として、吐出孔当たり０．１ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅ〜２０．０ｇ／ｍｉｎ／ｈｏｌｅを挙げることができる。この際、吐出の安定性を確保できる吐出孔における圧力損失を考慮することが好ましい。ここで言う圧力損失は、０．１ＭＰａ〜４０ＭＰａを目安にポリマーの溶融粘度、吐出孔径、吐出孔長との関係から吐出量を係る範囲より決定することが好ましい。

このように吐出された溶融ポリマーは、冷却固化されて、油剤を付与されて周速が規定されたローラによって引き取られることで合成繊維となる。ここで、この引取速度は、吐出量および目的とする繊維径から決定すればよいが、安定に製造するには、１００〜７０００ｍ／ｍｉｎの範囲とすることが好ましい。この合成繊維は、高配向とし力学特性を向上させるという観点から、一旦巻き取られた後で延伸を行うことも良いし、一旦、巻き取ることなく、引き続き延伸を行うことも良い。この延伸条件としては、例えば、一対以上のローラからなる延伸機において、一般に溶融紡糸可能な合成繊維を示すポリマーからなる繊維であれば、ガラス転移温度以上融点以下温度に設定された第１ローラと結晶化温度相当とした第２ローラの周速比によって、繊維軸方向に無理なく引き伸ばされ、且つ熱セットされて巻き取られる。また、ガラス転移を示さないポリマーの場合には、複合繊維の動的粘弾性測定（ｔａｎδ）を行い、得られるｔａｎδの高温側のピーク温度以上の温度を予備加熱温度として、選択すればよい。ここで、延伸倍率を高め、力学物性を向上させるという観点から、この延伸工程を多段で施すことも好適な手段である。

本発明の合成繊維の断面形状に関しては、特に限定される必要もなく、紡糸口金における吐出孔の形状を変更することで、一般的な丸断面、三角断面、Ｙ型、八葉型、偏平型などや多様型や中空型など不定形なものにすることができる。また、単独のポリマーである必要もなく、２種類以上のポリマーからなる複合繊維であってもよい。但し、本発明の重要な要件である鞘糸の３次元的な捲縮を発現するという観点では、上記のうち、中空断面や２種類のポリマーが貼り合わされたサイドバイサイド型の複合繊維を用いるのが適当である。すなわち、これら繊維においては、製糸及び糸加工を施した後に熱処理を施すことにより、断面方向における構造差から３次元的な捲縮を発現することを特徴としている。このため、後述する流体加工時においては、いわゆるストレートな繊維であるものの、鞘糸による大ループ形成工程を経た後に、熱処理を施すことによって３次元的な捲縮が発現するのである。嵩高加工時に繊維がストレートであると、ノズル等で糸詰まりなどを起こすことなく糸条が安定的に走行しやすい。更に、本発明の大ループを形成させることにおいても、芯糸と鞘糸の旋回が効率的に行われることとなり、加工糸の繊維軸方向において、大ループが非常に均質に形成されることとなる。加工糸を使用したポリマーの結晶化温度を目安にこの大ループが外層に形成された加工糸を熱処理することで鞘糸は３次元的な捲縮を発現し、本発明の嵩高構造糸となる。

この鞘糸の３次元的な捲縮は、加工糸の円周方向及び断面方向のいずれにも良好な嵩高性を発現するものであり、求める特性に応じて、適度に制御することが好適である。この熱処理後の捲縮発現の制御という観点からは、本発明に用いる繊維は、中空断面繊維であることがより好ましい。中空断面繊維の場合には、繊維の中心に熱伝導率が低い空気層を有している。このため、例えば、中空断面が形成できる紡糸口金から吐出後、過剰な冷却風等で強制的に片側を冷却する、あるいは延伸時に加熱ローラ等で過剰に片側を熱処理することで、繊維の断面方向で構造差が生まれる。中空断面繊維の場合には、単独紡糸機で製糸が可能であることに加えて、前述した操作により、３次元的な捲縮のサイズを大サイズから小サイズまで比較的自由に制御可能である。このため、本発明に用いるには好適であり、前述した操作による捲縮制御という観点では、中空率２０％以上の中空断面繊維であることがより好ましく、中空率３０％以上の中空断面繊維であることが特に好ましい。

本発明の嵩高構造糸は、ニップローラなどを有した供給ローラ（図５の１６）により前述した芯糸（図５の１７）及び鞘糸（図５の１８）を規定量供給し、圧空の噴射が可能なサクションノズル（図５の９）によって芯糸及び鞘糸を吸引することが第１の工程になる。
このサクションノズル（図５の９）において、ノズルから噴射する圧空の流量は、供給ローラからノズルに挿入する糸条が必要最低限の張力を有して供給ローラ−ノズル間及びノズル内で糸揺れ等を起こさず安定的に走行する流量を噴射すればよい。この圧空の流量は、使用するサクションノズルの孔径により最適量が変化するが、糸張力を付与でき、後述する大ループの形成が円滑にできる範囲としては、ノズル内での気流速度が１００ｍ／ｓ以上であることが目安となる。この気流速度の上限値の目安は、７００ｍ／ｓ以下とすることであり、係る範囲であれば、過剰に噴射された圧空により、走行糸条が糸揺れ等を起こすことなく、安定的にノズル内を走行することになる。

また、このノズル内での撹乱、開繊を予防するという観点から、圧空の噴射角度（図６の１９）は、走行糸条に対して６０°未満で噴射する推進ジェット流とすることが好ましく、高い生産性で、鞘糸による大ループ形成を均質に行うという点から好適である。当然、走行糸条に対して９０°に流体を噴射する垂直ジェット流による加工も本発明の嵩高構造糸を製造することは不可能ではないが、垂直方向からジェット流の噴射による走行糸条の開繊、及びノズル内の狭い空間で単糸同士の絡み合いを抑制するという観点から推進ジェット流による加工が好ましい。この推進ジェット流による加工は、垂直ジェット流の場合には形成しやすいアーチ型の小ループが短周期で形成することも抑制できる。

本発明の嵩高構造糸に必要となる鞘糸からなる大ループの形成には、サクションノズル内で撹乱や開繊を施さないことが好適である。数本から数十本の糸からなるマルチフィラメントをノズル内では開繊させずに走行させるという観点では、圧空の噴射角度が、走行糸条に対して４５°以下であることがより好ましい。更に、後述するノズル外での大ループを形成させるには、ノズル直後の噴射気流の安定性及び推進力が高いことが好適であり、この観点では、噴射角度が走行糸条に対して２０°以下であることが特に好ましい。

次にサクションノズルにより吸引された糸条をノズル外で旋回させ、鞘糸による大ループを形成させる工程が本発明の第２の工程になる。
このサクションノズルに導く糸条は、１フィードで行う場合と２フィードで行う場合があるが、本発明の嵩高構造糸を製造するには、２フィードによる加工を行うことが好適である。ここで言う２フィードとは、２本以上の糸に予め供給ローラなどで供給速度（量）に差をつけて、ノズルに供給する手法を意味し、後述する気流による旋回力を利用することで過剰に供給された側の糸（鞘糸）が外層に大ループを形成した嵩高構造を形成することになる。この２フィードを活用する場合には、ノズル内で走行糸条に撹乱、開繊及び交絡の効果を付与するインターレス加工ノズルやタスラン加工ノズルでループを有した加工糸を製造することも不可能ではない。但し、これ等の加工ノズルで加工される糸では、ループが短周期で形成されることに加えて、そのサイズも小さくなる。このため、本発明の目的を満足する嵩高構造糸を製造するには、多数存在するパラメータを緻密に制御する必要が生じ、非常に困難なことである。また、多錘化した場合に、錘毎に加工糸の嵩高性が異なるものになるという可能性があるため、品質の安定性という観点からも後述するノズル外の気流制御を活用した手法を採用することが好適である。この点に関して、ノズル内での撹乱、開繊処理は付与せず、ノズルから離れた位置で供給された２本の糸を旋回させることで大ループが形成可能になるというコンセプトに着想し、ノズルから噴射された気流の制御という観点から鋭意検討した結果、気流速度と糸速度の比（気流速度／糸速度）が１００から３０００にある場合に鞘糸が開繊しながら旋回するという特異的な現象を発見したのである。

ここで言う気流速度とは、サクションノズルの下流から走行糸条に随伴して噴射された気流の速度を言い、ノズルの吐出径と圧空の流量により制御可能である。また、糸速度は流体加工ノズル後に加工糸を引き取るローラの周回速度等により制御することが可能である。この走行糸条の旋回力は気流と糸との速度比に依存して増減するため、目的とする嵩高構造糸の交錯点を強固にする場合には、該速度比を３０００に近づければよいし、交錯点を緩慢にしたい場合には逆に１００に近づければよい。この速度比は、例えば、圧空の流量を間歇的に変化させ、あるいは引取ローラの速度を変動させることで、交錯点の度合いに変化を持たせることも可能である。一方、本発明の嵩高構造糸を詰め物などの繰り返しの圧縮回復の変形が付与される用途に使用する場合には、気流速度／糸速度を２００から２０００にすることが好ましい。特に、高頻度で変形が加わるジャケット等の衣料用に用いる加工糸を製造する場合には、適度な拘束と柔軟性を付与するという観点から、気流速度／糸速度が４００から１５００とすることが特に好ましい。

この旋回力が発現する基点となる旋回点（図５の１０）は、随伴していた気流から走行糸条を離脱させることにより開始される。具体的には、バーガイド等で糸道を変更することで良く、走行糸条の進行方向にある引取ローラ（図５の１２）により、走行糸条を規定の速度で引き取ることにより芯糸の周りを鞘糸が旋回し、大ループを形成する。この旋回を起こすためのスペースとノズルから噴射された気流の拡散を利用した鞘糸の振動によるほぐれを得るという観点から、走行糸条の旋回点は、ノズル吐出口から離れた位置にあることが好適である。但し、本発明の嵩高構造糸を製造するために適したノズル−旋回点間の距離は噴出した気流速度により変化するものであり、噴出気流が１．０×１０^−５から１．０×１０^−３秒間走行する間に旋回点（図５の１０）が存在することが好ましい。気流の拡散とのバランスで適度な周期で芯糸と鞘糸の交錯点を形成させるためには、ノズル−旋回点間の距離は噴出気流が２．０×１０^−５から５．０×１０^−４秒間走行する間に存在することがより好ましい。

この旋回点を調整することで、本発明の嵩高構造糸の交錯点の周期を制御することもできる。該交錯点は、本発明の特徴である鞘糸からなるループの自立を支えるという役割があり、ある程度の周期で存在した方が好適である。この観点から嵩高構造糸における芯糸と鞘糸の交錯点を１から３０個／ｍｍで存在するように旋回点を調整することが好ましい。係る範囲であれば、鞘糸の３次元捲縮を発現させた後でも、適度な間隔を有してループが存在することとなるため、好ましいのである。この観点を推し進めると、該交錯点は５から１５個／ｍｍで存在するように旋回点を調整することがより好ましい。

鞘糸からなる大ループが形成された加工糸（図５の１１）は、形態固定や３次元的な捲縮を発現させるために、一旦巻き取った後あるいは嵩高加工に引き続いて熱処理を施すことが好ましい。図５においては、大ループ形成工程に引き続き熱処理を行う加工工程を例示している。

この熱処理（図５の１３）は、ヒータ等によって加工糸を加熱することにより処理するものであり、加工温度は使用するポリマーの結晶化温度±３０℃がその目安となる。この温度範囲での処理であれば、ポリマーの融点から処理温度が離れているため、鞘糸間や芯糸間で融着して硬化した箇所がなく、異物感がなく本発明の嵩高構造糸の良好な触感を損ねることはない。この熱処理工程に用いるヒータは一般的な接触式あるいは非接触式のヒータを採用することができるが、熱処理前の嵩高性や鞘糸の劣化抑制という観点では、非接触式のヒータが好適に採用される。ここで言う非接触式のヒータとは、スリット型ヒータやチューブ型ヒータ等の空気加熱式ヒータ、高温蒸気により加熱するスチームヒータ、輻射加熱を利用したハロゲンヒータやカーボンヒータ、マイクロ波ヒータ等が該当する。

ここで加熱効率という観点では、輻射加熱を利用したヒータが好ましい。加熱時間に関しては、例えば、結晶化が進み加工糸を構成する繊維の繊維構造の固定、加工糸の形態固定及び鞘糸の捲縮発現が完了する等の時間が目安となり、処理温度及び時間にて求める特性に応じて調整することが好適である。熱処理工程が完了した加工糸はデリバリーローラ（図５の１４）を介して速度を規制し、張力制御機能を具備したワインダ等で巻き取ればよい（図５の１５）。この巻き形状に関しては、特に限定されるものではなく、いわゆるチーズ巻きやボビン巻きとすることが可能である。また、最終的な製品への加工を考慮して、複数本を予め合糸し、トウとすることやそのままシート化することも可能である。

本発明の嵩高構造糸は、熱処理工程前後でシリコーン系油剤を均一に付着させることが好ましい。ここで付着させるシリコーンは、熱処理するなどして適度に架橋をさせることで、鞘糸及び芯糸にシリコーンの皮膜を形成させると良い。ここで言うシリコーン系油剤とは、ジメチルポリシロキサン、ハイドロジエンメチルポリシロキサン、アミノポリシロキサン、エポキシポリシロキサン等が該当し、これ等を単独あるいは混合することで使用すると良い。また、嵩高構造糸に均一に皮膜を形成するという観点から、シリコーン付着の目的を損なわない範囲で、分散剤、粘度調整剤、架橋促進剤、酸化防止剤、防燃剤及び静電防止剤を含有させることができる。このシリコーン系油剤はストレートであっても、水性エマルジョンとして使用することもできるが、油剤の均一付着という観点では、水性エマルジョンとして使用することが好適である。シリコーン系油剤は、油剤ガイド、オイリングローラーまたはスプレーによる散布を利用して、質量比で嵩高構造糸に対して０．１〜５．０ｗｔ％付着できるように処理することが好適である。その後任意の温度及び時間で乾燥し、架橋反応させることが好ましい。このシリコーン系油剤は、複数回に分けて付着させることも可能であり、同じ種類のシリコーンあるいは種類の異なるシリコーンを分けて付着させることで強固なシリコーン皮膜を積層させることも好適である。前述した処理により、嵩高構造糸にシリコーンの皮膜を形成させることで、嵩高構造糸の滑り性、触感が増し、本発明の効果を更に引き立たせることができる。

以下実施例を挙げて、本発明の嵩高構造糸について具体的に説明する。
実施例および比較例については、下記の評価を行った。

Ａ．繊度
繊維の１００ｍの重量を測定し、１００倍することで繊度を算出した。これを１０回繰り返し、その単純平均値の小数点第２位を四捨五入した値をその繊維の繊度とした。単糸繊度とは、その繊維を構成するフィラメント数により前述した繊度を除することにより、算出した。この場合も、小数点第２位を四捨五入した値を単糸繊度とした。

Ｂ．繊維の力学特性（強度、弾性率）
繊維をオリエンテック社製引張試験機テンシロンＵＣＴ−１００型を用い、試料長２０ｃｍ、引張速度１００％／ｍｉｎの条件で応力−歪曲線を測定する。破断時の荷重を読みとり、その荷重を初期繊度で除することで強度を算出した。また、弾性率は応力−歪曲線の初期立ち上がり部分を直線近似し、その傾きから求めた。いずれの値も、この操作を水準毎に５サンプルについて評価し、得られた結果の単純平均値を求め、小数点第１位を四捨五入した値である。

Ｃ．繊維の伸長回復率
繊維をオリエンテック社製引張試験機テンシロンＵＣＴ−１００型を用い、試料長２０ｃｍ、引張速度１００％／ｍｉｎの条件で１０％伸長させた後、１分間放置し、同速度で元の試料長の位置まで回復させる。この操作を１０回繰り返し、この際の応力−歪曲線を記録しておき、１０％伸長時の長さ（Ｓ０）、応力が０となった時の長さ（Ｓ１）を求め、下記式により伸長回復率を求めた。同操作を水準ごとに５サンプルについて評価し、得られた結果の単純平均値を求め、小数点第１位を四捨五入した値である。
伸長回復率（％）＝（Ｓ０−Ｓ１）／Ｓ０×１００
［Ｓ０：１０％伸長時の長さ、Ｓ１：応力が０となった時の長さ］
Ｄ．ループ評価（大きさ、頻度、破断）
加工糸にたるみが出ないように０．０１ｃＮ／ｄｔｅｘの荷重をかけ、図２に例示されるように定長で一対の糸ガイドに糸掛けする。糸掛けした加工糸の側面を（株）キーエンス社製マイクロスコープＶＨＸ−２０００にてループ全体が観察できる倍率で撮影した。この画像から無作為に選定した１０箇所について、画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いてループ先端の糸表面からの距離（図２の５）を評価した。この作業を計１０画像について行い、合計１００箇所をミリメートル単位で小終点第１位までを測定する。これ等の数値の平均値を算出し、小数点以下を四捨五入した値を本発明におけるループ大きさとした。
同じ１０画像について単位距離当たりのループ先端及び鞘糸の破断点をカウントし、１ミリメートル当たりのループの個数及び破断点を評価した。同じ作業を１０画像について行い、平均値の小数点以下を四捨五入した値をループ頻度として評価した。また、ループの破断点については、カウントされたループの破断点を平均し、小終点第２位を四捨五入することでループの破断点とした。ここで破断点が０．２個／ｍｍ未満のサンプルは本発明で言うループが連続して存在しているものとして、破断無し（評価：○）、０．２個／ｍｍ以上のものは、破断有り（評価：×）として評価した。

Ｅ．捲縮形態評価（３次元捲縮、曲率半径）
加工糸から無作為に選出した１０箇所において、各々１０本以上の単糸を採取し、それぞれの単糸を（株）キーエンス社製マイクロスコープＶＨＸ−２０００にて捲縮形態が確認できる倍率で観察した。この画像において、観察される単糸がらせん状に旋回した形態を有している場合には、３次元的な捲縮構造有り（評価：○）と判定し、ストレートな形態の場合には捲縮構造無し（評価：×）と判定した。また、同じ画像から、画像処理ソフト（ＷＩＮＲＯＯＦ）を用いて、捲縮した繊維の湾曲（図３の６）に２箇所以上で最も多く内接する真円の半径を評価した。前述の通り無作為に抽出した計１００本の単糸をミリメートル単位で小数点第２位までを測定し、この単純平均の小数点第２位を四捨五入した値を本発明の３次元的な捲縮構造の曲率半径とした。

Ｆ．繊維間静摩擦係数
レーダー式摩擦係数試験機により、ＪＩＳＬ１０１５（２０１０年）に準じた方法で測定するものである。なお、ここでの繊維間静摩擦係数評価は加工糸を円筒に平行に並べることで評価するものである。

Ｇ．解舒性（ファスナー現象の抑制効果）
加工糸を５００ｍ以上巻き付けたドラムをクリールに仕掛け、ドラムの断面方向に３０ｍ／ｍｉｎ速度で５分間解除し、ファスナー現象による糸の踊り、引っ掛かり等を目視により確認し、下記の４段階で評価した。

◎：糸の踊りが見られず、良好に解舒できる。

○：わずかに糸の踊りが見られる問題なく解舒できる。

△：糸の踊り及びわずかに引っ掛かりが見られるが解舒はできる。

×：糸の踊り及び引っ掛かりが起こり解舒できない。

Ｈ．触感
加工糸を５００ｍ以上巻き付けたドラムをクリールに仕掛け、ドラムの断面方向に検尺機を用いて、糸を解舒して巻き形態とすることで１０ｍの糸カセとした。糸カセの一箇所を固定して風合い評価用サンプルを作成した。このサンプルを握った場合の触感を下記の４段階で評価した。

◎：嵩高性及び柔軟性に優れ、異物感を感じない優れた風合い。

○：嵩高性及び柔軟性を有した良好な風合い。

△：嵩高性を有し、かつ異物感を感じない程度の良好な風合い。

×：嵩高性がなく、異物感を感じる不良な風合い。

実施例１
Ａポリマーとして、高粘度ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ１：ＩＶ＝０．８ｄｌ／ｇ）、Ｂポリマーとして低粘度ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ２：ＩＶ＝０．５ｄｌ／ｇ）を準備し、２９５℃で溶融後、計量し、複合口金が具備された紡糸パックに流入させ、図４−１に例示されるようなＡポリマーとＢポリマーからなるサイドバイサイド型複合断面になるように吐出した（複合比：Ａポリマー／Ｂポリマー＝５０／５０）。吐出された糸条に２０℃の冷却風を２０ｍ／ｍｉｎの流れで吹き付けて冷却固化後、紡糸油剤を付与した後に紡糸速度１５００ｍ／ｍｉｎで未延伸糸を巻き取った。巻き取った未延伸糸を９０℃と１４０℃に加熱したローラ間で延伸速度８００ｍ／ｍｉｎで３．０倍延伸した複合繊維（単糸繊度７．０ｄｔｅｘ）を芯糸とした。

次にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ３：ＩＶ＝０．６ｄｌ／ｇ）を２９０℃で溶融後、計量し、紡糸パックに流入させ、図７に例示されるような３つのスリット（幅０．１ｍｍ、図６の２０）が同心円状に配置された中空断面用吐出孔から中空率３０％となるように吐出した。吐出された糸条に２０℃の冷却風を３０ｍ／ｍｉｎの流れで片側から吹き付けて冷却固化後、紡糸油剤付与し、紡糸速度１５００ｍ／ｍｉｎで未延伸糸を巻き取った。引き続き、巻き取った未延伸糸を９０℃と１４０℃に加熱したローラ間で延伸速度８００ｍ／ｍｉｎで３．０倍延伸した中空繊維（単糸繊度６．５ｄｔｅｘ）を鞘糸とした。

芯糸と鞘糸を図５に例示される工程にて、芯糸と鞘糸を供給ローラ速度５０ｍ／ｍｉｎ及び１０００ｍ／ｍｉｎとして、サクションノズルに供給した。サクションノズルでは走行糸条に対して２０°で気流速度を４００ｍ／ｓになるように圧空を噴射し、芯糸と鞘糸が交錯しないように随伴気流とともにノズルから噴出させた。ノズルから噴射した糸条を気流共に１．０×１０^−４秒間走行させ、セラミックガイドを利用して糸道を変更し、鞘糸からなる大ループを形成した加工糸を５０ｍ／ｍｉｎのローラで引き取った。連続してローラを介して該加工糸をチューブヒータに導き、１５０℃の加熱空気で１０秒間熱処理し、嵩高構造糸の形態をセットするとともに、芯糸及び鞘糸に捲縮を発現させた。該嵩高構造糸は、チューブヒータ後に設置された張力制御式巻取り機により、５２ｍ／ｍｉｎでドラムに巻き取った。

実施例１では糸表面から鞘糸からなる大ループが平均で３８．０ｍｍ突出しており、該大ループが２２個／ｍｍの頻度で形成された嵩高加工糸となっていた。この突出したループはサイズ、周期の均一性に優れるものであった。また、加工糸の鞘糸は曲率半径５．７ｍｍのミリメートルオーダーの３次元的な捲縮構造を有しており、鞘糸の大ループには破断箇所が見られない連続したループを形成したものであった。（破断箇所：０．０個）
引き続き、加工糸にポリシロキサンが濃度８ｗｔ％で含まれたシリコーン系油剤を最終的なポリシロキサン付着量が嵩高構造糸に対して１ｗｔ％になるようにスプレーで均一に散布し、１６５℃の温度で２０分間熱処理しで本発明の嵩高構造糸を採取した。

該嵩高構造糸では連続的な大ループを形成する鞘糸が３次元的な捲縮構造を有しており、繊維間静摩擦係数０．１であり、加工糸の解舒性は問題なく、引っ掛かりなどを起こすことなくスムーズに巻き取ったドラムから解舒することができた（解舒性：◎）。また、剛性を表す弾性率が７３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸長回復率が８３％と心地よいストレッチ性を有した本発明の嵩高加工糸であった（風合い：◎）。結果を表１に示す。

実施例２
実施例１の芯糸に利用したポリマーの組み合わせにて、吐出量を調整することにより、単糸繊度が３．０ｄｔｅｘにしたＰＥＴ１／ＰＥＴ２サイドバイサイド複合繊維を芯糸にしたこと以外は全て実施例１に従い実施した。

実施例２においては、芯糸の単糸繊度を減少させたことにより、ループの頻度が若干増加したものであり、伸長変形時には変形しやすく実施例１と比較して柔軟な風合いになるものであった。結果を表１に示す。

実施例３、４
Ａポリマーをポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ：ＩＶ＝１．２ｄｌ／ｇ）に変更し、紡糸温度を２９０℃として実施例１で使用した複合口金を用いて製糸を行って採取したＰＢＴ／ＰＥＴ２サイドバイサイド複合繊維を芯糸にしたこと以外は全て実施例１に従い実施した（実施例３）。また、実施例３とポリマー組み合わせを同じくし、吐出量を調整することにより、単糸繊度が３．０ｄｔｅｘにしたＰＢＴ／ＰＥＴ２サイドバイサイド複合繊維を芯糸にした嵩高構造糸を採取した（実施例４）。

実施例３及び実施例４では、芯糸が原糸段階で比較的微細な捲縮を発現しているものであり、嵩高加工糸では、ループ頻度の減少したものであった。また、実施例１と比較して、弾性率が低く、非常に柔軟で低応力で伸長変形するものであった。また、伸長回復率が大きく向上するものであり、比較的高度に変形させた場合でもヘタリがなく、可動範囲の大きい部位に利用するのに適した素材である。結果を表１に示す。

比較例１
実施例１の鞘糸に用いたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ３：ＩＶ＝０．６ｄｌ／ｇ）を２９０℃で溶融後、計量し、紡糸パックに流入させ、図７に例示されるような３つのスリット（幅０．１ｍｍ、図６の２０）が同心円状に配置された中空断面用吐出孔から中空率３０％となるように吐出した。２０℃の冷却風を実施例１と比較して増加（１００ｍ／ｍｉｎ）させて糸条に片側から吹き付けて冷却固化後、紡糸油剤付与し、紡糸速度１５００ｍ／ｍｉｎで未延伸糸を巻き取った。引き続き、巻き取った未延伸糸を９０℃と１４０℃に加熱したローラ間で延伸速度８００ｍ／ｍｉｎで３．０倍延伸した中空繊維（単糸繊度６．５ｄｔｅｘ）を芯糸及び鞘糸としたこと以外は全て実施例１に従い実施した。

比較例１では、実施例１の形態特性と概ね一致しているが、ループの大きさが小さく、ループ頻度が低下したものであった。解舒性及び風合い等にも比較的優れているものの、弾性率が高く、伸長回復率が低下したものであり、本発明の目的を達成しないものであった。結果を表２に示す。

比較例２
圧空の噴射角度を９０°に変更したノズルを用い、セラミックガイドによる旋回点を設けないこと以外は全て実施例１に従い実施した。但し、比較例２においては、比較例１と同様の圧空流量では、芯糸と鞘糸の絡み合いが過剰で、ノズル詰まりが発生しため、気流速度を比較例１の半分の２００ｍ／ｓに低下させて加工糸の採取し、特性を評価することとした（比較例２）。

比較例２の加工糸においては、熱処理前の時点で鞘糸によるループサイズが実施例１や比較例１と比較して小さく、非常に短周期で形成されているものであったため、熱処理することで鞘糸を捲縮加工した場合には、糸にループは形成できているものの、嵩高性に乏しいものであった。鞘糸からなるループの詳細を確認すると、ループサイズに斑が見られ、熱処理前では確認できなかった破断点が比較的多く見られた（破断有り：破断点０．５）。結果を表２に示す。

比較例３
比較例２の加工糸を用いて、該加工糸を一対のラバーディスクにより擦過して開撚処理を行った（比較例３）。確かに見た目の嵩高性は向上されるように見えるが、ループの破断が比較例２と比較して更に増加したものであり、鞘糸同士の絡み合いが助長され、圧縮した際には異物感が感じられるものであった。また、比較例２と比べても解舒の際には、糸の引っ掛かりが多く、解舒性も低下したものであった。結果を表２に示す。

実施例５
Ａポリマーをポリトリメチレンテレフタレート（３ＧＴ：ＩＶ＝１．２ｄｌ／ｇ）に変更し、紡糸温度を２８０℃として実施例１で使用した複合口金を用いて製糸を行って採取した３ＧＴ／ＰＥＴ２サイドバイサイド複合繊維を芯糸にしたこと以外は全て実施例２に従い実施した（単糸繊度：３．０ｄｔｅｘ）。

実施例５においては、実施例１と比較してループ頻度が低下し、加工時において芯糸の捲縮が伸びることにより伸長回復率が低下するものであったが、ストレッチ性は十分確保されているものであり、弾性率が低下することにより柔軟な風合いを有したものであった。結果を表３に示す。

実施例６、７
供給速度を芯糸５０ｍ／ｍｉｎ、鞘糸５００ｍ／ｍｉｎ（実施例６）、芯糸２０ｍ／ｍｉｎ、鞘糸１０００ｍ／ｍｉｎ（実施例７）と変更したこと以外は全て実施例１に従い実施した。
供給速度比を減少させた実施例６では、ループサイズが３５ｍｍと実施例１と比較して若干小さくなったが、本発明の特徴であるストレッチ性は同等であり、風合いは良好なものであった。
供給速度比を増加させた実施例７では、ループのサイズが６０ｍｍと実施例１と比較してと大きくなったものの、ループのたるみはほとんどないものであった。風合いに関しては、柔軟性を有した優れた嵩高性を有したものであるものの、鞘糸の切断や、たるみも抑制された構造であったため、解舒性も良好なものであった。結果を表３に示す。

実施例８
気流速度を５００ｍ／ｓに変更したこと以外は全て実施例７に従い実施した。

実施例８では気流速度を高めたことにより、ノズル-引き取りローラ間の張力が低下し、加工糸の走行が若干乱れるものであったが、問題なく加工糸を採取できるものであった。加工糸においては、ループのタルミがまれに見られるものであったが、解舒性は問題のないものであり、本発明の特徴であるストレッチ性を有した嵩高構造糸を採取することができた。結果を表３に示す。

実施例９、１０
芯糸に利用する複合繊維に関して、ＡポリマーとＢポリマーの比率を６０／４０（実施例９）及び３０／７０（実施例１０）に変更したこと以外は全て実施例２に従い実施した。

実施例９は、芯糸の捲縮形態に大きな差がなく、加工糸のループの形態等に大きく影響しないものであったことから実施例２とほぼ同等の特性を有したものであった。
実施例１０では、芯糸の捲縮形態が小さくなることにより、ループ頻度が低下し、実施例２と比較して伸長回復率が増加するものであった。結果を表４に示す。

実施例１１、１２
図４(４−２)に例示される偏心芯鞘複合断面になる複合口金を用いて得たＰＥＴ１／ＰＥＴ２（実施例１１）及びＰＢＴ／ＰＥＴ２（実施例１２）の偏心芯鞘複合繊維を芯糸に用いたこと以外は全て実施例２にしたが実施した。

実施例１１では、ループ頻度が実施例２と比較して若干低下するものであった。一方、実施例１２では実施例４と比較してループ頻度が増加して鞘糸と芯糸の拘束が高まったことでストレッチ性が向上するものであった。結果を表４に示す。

比較例４
比較例２で用いた中空断面ＰＥＴ繊維を芯糸とし、実施例５で用いた３ＧＴ／ＰＥＴ２サイドバイサイド複合繊維を鞘糸としたこと以外は全て比較例２に従い実施した。

比較例４のサンプルにおいては、熱処理後に鞘糸が３次元的な捲縮形態を発現するものであったが、ループを形成する繊維の曲率半径が数十ミクロンメートルの非常に微細なものであり、且つところどころで鞘糸の破断が見られた（破断有り：０．４個／ｍｍ）。また、この捲縮形態を発現することで、鞘糸のループは熱処理前と比較して、大きく縮小したものであり、糸表面から０．６ｍｍを超えるものは少ないものであった。このため、加工糸の触感はラバーライクなユニークなものであるものの、本発明の目的とする嵩高性と柔軟性を有したものではなかった。また、ミクロンメートルオーダーの微細捲縮、鞘糸の破断且つループの突出に斑があることで、繊維間静摩擦係数は比較的高く（０．４）、ドラムの解舒性は良好とはいいがたいものであった。結果を表４に示す。

１鞘糸
２芯糸
３糸表面
４糸ガイド
５糸表面からの距離
６３次元的な捲縮
７Ａポリマー
８Ｂポリマー
９サクションノズル
１０旋回点
１１加工糸
１２引取ローラ
１３ヒータ
１４デリバリーローラ
１５ワインダ
１６供給ローラ
１７芯糸
１８鞘糸
１９圧空の噴射角度
２０スリット状吐出孔

Claims

破断することなく、連続的なループを形成する鞘糸と該鞘糸と交錯することで実質的に鞘糸を固定する芯糸からなる嵩高構造糸において、糸表層から３ｍｍ以上突出したループの数が１個／ｍｍから３０個／ｍｍであり、弾性率が８０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、１０％伸長回復時の伸長回復率が５０％以上であることを特徴とする嵩高構造糸。
構成繊維の単糸繊度が３．０ｄｔｅｘ以上であり、芯糸と鞘糸の単糸繊度比（鞘／芯）が０．５から２．５の範囲であることを特徴とする請求項１に記載の嵩高構造糸。
芯糸がサイドバイサイド型または偏心芯鞘型の複合繊維であり、鞘糸を構成する繊維が曲率半径２ｍｍから３０ｍｍの３次元的捲縮構造糸であることを特徴とする請求項１または２に記載の嵩高構造糸。
繊維間静摩擦係数が０．３以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の嵩高構造糸。
芯糸と鞘糸のいずれもが中空率２０％以上の中空断面繊維からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の嵩高構造糸。
請求項１から５のいずれか１項に記載の嵩高構造糸を少なくとも一部に含んだ繊維製品。