オープンを利用した持続可能なデニム生産

Kontoor Brands は自社の製造プロセスを調査し、エネルギーと二酸化炭素排出量を削減する方法を模索しています。

TW特別レポート

人為的二酸化炭素（CO2）排出が気候変動を引き起こしていることは明白です。 これらの排出率は、人類の歴史の過去 2,000 年間で比類のないものです1。 その結果、世界は前例のない極端な気候を経験しています。 パキスタンや米国での壊滅的な洪水から英国での記録的な熱波に至るまで、2022 年には多くの気候異常が見られました2。

科学界のコンセンサスは、地球の気温上昇は1850年から1900年の期間における産業革命前の水準から1.5℃未満に抑える必要があるということだ。 この時点を超えると、世界は人々と生態系に対してはるかに壊滅的な気候変動の影響を経験する可能性があります1。 気温上昇を1.5℃未満に抑えるには、2030年までに世界の炭素排出量を2010年のレベルから半減し、2050年までに実質ゼロを達成する必要がある。平たく言えば、2020年から2030年までのこの10年間は​​、人類が地球規模の炭素排出量を再定義する最後の機会である。気候の未来。

Kontoor Brands — とりわけ象徴的な Wrangler® ブランドや Lee® ブランドのオーナー — は、この緊急性と持続可能性が同社の戦略的優先事項に含まれるエンドツーエンドの取り組みであることを認識しています。 世界のファッション業界は毎年、炭素排出量の約 2%、つまり CO2 換算で約 1.05 ギガトンを排出していることを認識しています3。 したがって、Kontoor は、地球とそこに住む人々への影響を軽減するために、製品の製造に使用されるプロセスのあらゆる部分を改善する方法を常に模索しています。 Kontoor は 2022 年末に、排出削減戦略を 1.5°C の気候目標と整合させるため、科学に基づいた目標 (SBT) を提出しました。 SBT は、Science-Based Targets Initiative (SBTi)4 によって監督されている、CO2 排出量を削減するための全社的な拘束力のある約束です。

Kontoor は、企業の二酸化炭素排出量評価を通じて、消費者による製品の使用を除いて、製品関連の排出が二酸化炭素排出量の約 78% を占めていることを発見しました (図 1 を参照)。 これは特に、製品の原材料の抽出、開発、加工、およびパッケージングを含む最終製品の組み立てに関連する排出量を指します。 さらに詳しく見ると、紡績は製品関連の総排出量の約 20%、つまり 5 分の 1 を占めています (図 2 を参照)。 したがって、紡績からの排出量を削減するための代替オプションを検討することは有益であり、Kontoor は現在、すべてのデニムおよび関連製品でオープンエンド紡績を拡大する実現可能性を検討しています。

オープンエンド (OE) 糸は、スピンドルを使用せずに生産できる糸の種類です。 OE紡績ではロービング工程を省略し、延伸工程後のスライバーを直接ローターに送り込みます。 糸の繊度は、繊維がローターに供給される速度に対する繊維がローターから引き出される速度を調整することによって変えることができる。 このプロセスは遠心力の原理に基づいています。 希望の番手に達するまでファイバーがローターの内側の溝に押し込まれると想像してください。

OE 糸とリング精紡 (RS) 糸の主な違いは、糸の形成に使用されるプロセスです。 RS 糸は、連続した繊維のストランドに撚りを挿入することによって形成されます。 OE 糸は、ローターの内面から個々の繊維を収集し、遠心力を使用してそれらを組み合わせることで形成されます。 RS ヤーンは外側から内側に形成されるのに対し、OE ヤーンは内側から外側に形成されると説明できます。

OE 糸は、基本的なアパレルの複数の製品カテゴリにまたがって使用されることがよくあります。 しかし、OE 糸の使用は依然として少数派であり、RS 糸は今日衣料品目的で使用される糸の約 70% を占めています5。 OE 糸はタオルによく使用され、感触と吸水性の両方に優れています。 技術とプロセスが進化し続けるにつれて、OE 糸の用途も進化しています。 OE 糸の持続可能性の向上により、より多くの応用機会が目前に迫っています。

時間とエネルギーの削減 — OE スピニングがリングスピニングよりも優れたプロセスである主な違いは、その高効率です。 OE スピニングはリングスピニングよりも基本的にプロセスのステップが少なくなります。 OE スピニングでは、リング スピニングの 2 パスに対して 1 パスの延伸しか必要とせず、ロービング フレーム手順も必要ないため、リング スピニングよりも高速なプロセスです。

スイスに拠点を置くザウラー AG のセールスおよびマーケティング責任者であるセム・ヤルシン氏は、OE 紡績を「生産性とエネルギー節約の点で無敵である」と述べています。 リングスピニングと比較してOEのスピニングプロセスのみを考慮すると、リングスピニングマシンは比較的遅いため、この領域では単純に速いです。 OE マシンのローター速度が著しく高いため、OE プロセスは高速になります。 図 3 は、一般的なデニム糸を使用したリング精紡機と OE 精紡機の 1 分間の生産量の直接比較を示しています。 グラフは速度の明らかな違いを示しています。 ロービングおよびワインディングのステップが不要になるため、糸の生産速度がリング紡績糸よりも 6 ～ 8 倍速くなります6、7、8。 また、ステップが少なくなるため、OE 紡績プロセスに必要な床面積も少なくなります。

効率が向上するだけでなく、プロセスのステップが減り、必要な労働力も削減されます。 コーンデニムの製造担当副社長であるブラッド・ジョンソン氏は、フルリング紡績プロセスでは、OE 紡績に必要なオペレーターの約 3 ～ 4 倍のオペレーターが必要であると推定しています。 OE 紡績に必要なオペレーターの数は少なくなったにもかかわらず、生産量は依然として大幅に高くなります。 OE 紡績の自動化段階では大幅な進歩が積極的に行われており、必要なオペレーターの数はさらに減りました。 たとえば、光学システムや静電容量システムは、線密度などのファイバー特性を継続的に評価できるため、障害や間違いを迅速に特定し、多くの場合自動的に取り除くことが可能になります。 Das と Alagirusamy9 の研究では、OE 紡績の世界では糸紡績プロセスの完全自動化の可能性があると予測しています。 この概念は通常、品質の観点からより厳密に統計的に管理されたプロセスをもたらします。 ザウラー社の専門家によれば、ミルの完全自動化はまだ実現されていないが、リング精紡機よりもOE紡績機の方が完全自動化にはるかに近いという。

プロセスの短縮と効率の向上は、OE 紡績中に消費されるエネルギーに大きな影響を与え、リング紡績と比較した場合に意味のある持続可能性の利点を生み出します。 2 つの紡糸方法のエネルギー使用量を比較した出版物やレポートが複数あります (表 1 を参照)。 OE 紡績はリング紡績よりも一貫してエネルギー使用量が少なく、削減率は 57% に達します。

米国エネルギー情報局の最新の数値 10 に基づくと、OE 紡績のエネルギー節約量は、生産される糸 1 キログラムあたり最低 13 セントに相当します。 この数字が工場で毎週生産される数十万キログラムを考慮すると、その数字は重要になります。

廃棄物の発生を削減 — 省エネに加えて、OE 紡績はリング紡績と比較して繊維廃棄物が少なくなります。 Parkdale Mills の先端材料部門ディレクターである Cheryl Smyre 氏は、OE 紡績糸と RS 糸の間の廃棄物の差異について共有しました (図 4 を参照)。

再生繊維の使用と循環性 — OE 紡績プロセスには、互換性のある繊維の種類に関しても利点があります。 OE 紡績ではより短い繊維を使用できますが、リング紡績では最小限の長さで均一性の高い繊維のみを使用できます。 OE 紡績プロセスでのより短いまたは低品質の綿繊維の使用は糸の完全性を損なうことなく、リング紡績プロセスよりも安価な綿を使用して同じ品質の糸を生産することができます。 また、再生繊維はOE紡績工程での加工が容易です。 リングフレームはほぼすべての種類の繊維を処理できますが、短繊維の含有量が多いと糸切れの数が多くなり、廃棄物が多くなる傾向があります。 したがって、RS 糸に使用される再生繊維の量は、OE 糸に比べてかなり少なくなります。 スイスに本拠を置く Rieter11 は、破れた再生繊維の関数として RS および OE 糸の不均一性を評価しました (図 5 を参照)。 図 6 は、さまざまな紡糸方法で許容される繊維サイズの範囲を示しています。

許容可能な糸品質と操業の信頼性を確保するために、OE 紡績では最大 75% のリサイクル成分を含むブレンドが可能です。 リング紡績では、リサイクル含有量は通常 25% 未満に抑えられます6。 OE 紡績は、リサイクル繊維の使用がより制限されているリング紡績と比較して、リサイクル材料をより有効に活用する機会を提供します。

一部の地域ではすでに生地をリサイクルする必要性が高まっています。 フランスは最近、未使用の繊維製品の廃棄を違法とする廃棄物対策法を可決した。 このような廃棄物はリサイクルするか寄付する必要があります12。 欧州連合では、2030年までにファッション企業にリサイクル繊維の最小限の使用を義務付ける他の規制も提案されている。再利用やリサイクルなどの循環物質の流れは、IPCC13の気候変動緩和戦略でも推奨されている。 リサイクル繊維をアパレル製品に利用する能力は、今後数年間でますます重要になり、OE紡績は有用な戦略となるでしょう。

OE 糸の主な障害の 1 つは、その強度と耐久性に関係しています。 ノースカロライナ州ケーリーに本拠を置くコットン社の研究14では、OE 紡績糸は RS 糸より平均して 10 ～ 30% 弱いことがわかりました。 さらに、ポリエステルなどの軽い人造繊維は、OE 紡績プロセスを使用して単独で効果的に紡績することはできません。 たとえば、耐久性がありながら非常に軽量な衣類は、OE 紡績糸を使用して製造することはおそらく不可能です。

OE 糸と RS 糸を比較する際のもう 1 つの一般的な懸念は、RS 糸はコア上に配置されやすいのに対し、OE 糸はそうではないという事実です。 コアスピニングは、既存の糸コアの周りに繊維を紡ぐプロセスです。 コアは異なる糸で構成することができます。 たとえば、ポリエステルのコアを使用すると衣服に強度が加わりますが、弾性コアを使用すると衣服が伸びることができます。 このストレッチ特性は、現代のスリムフィットジーンズやスキニージーンズを作るときに特に重要です。これは、快適さと拡張性と調整機能のために一定レベルのストレッチが組み込まれていることが多いためです。 必要な伸縮性は、綿の中心にあるスパンデックスの芯糸によって与えられます。 これはOEの欠点の一つですが、OE紡績機でもストレッチ糸を生産できる技術が開発されています。

このテクノロジーの一例は、Rieter によって開発された Rotona プロセスです。 このプロセスには、OE 紡績糸を弾性または非弾性のコアの周りに巻き付けることが含まれます15。 この問題に対するもう 1 つの解決策は、ある程度の伸縮性が必要な製品に OE 糸と RS 糸を組み合わせて使用​​することです。 弾性コアを備えたリング精紡糸だけで作られた衣服がより伸縮性があることには異論はありませんが、一部の消費者や製品にとっては、OE 糸と弾性 RS 糸の組み合わせで十分な場合があります。

この組み合わせオプションの非技術的な欠点の 1 つは、ほとんどの消費者が標準 RS ファイバーの感触に慣れているため、消費者の認識に対処することです。 OE 紡績では糸番手がやや粗くなり、糸自体の構造が RS とは若干異なり、平行繊維が少なくなります。 OE 紡績糸は現在、RS 糸と同じ細さで製造することはできません。 このシステムでは 40 Ne を超える細い糸を製造するのは困難です。 デニム糸の太さは 10 ～ 30 Ne であるため、これはデニム製造において大きな問題にはなりません。 これらの差異により、消費者が製品を購入する際に気付く可能性のある微妙な違いが生じます。 デニムなどのより重い生地の場合、OE 紡績糸のこれらの特性はそれほど問題になりません。

Kontoor は、1.5°C の気温低下シナリオに沿った科学に基づいた目標を提出しました。 図 2 に示すように、糸の紡績は Kontoor の製品関連の排出量の約 20% を占めています。 したがって、綿紡績プロセスの革新は、企業全体の二酸化炭素排出量の顕著な削減をもたらすでしょう。 たとえば、Quantis の内部分析では、Kontoor の現在のリング紡糸量の 50% を OE プロセスに置き換えることで、バリューチェーン排出量として定義されるスコープ 3 からの排出量を 6% 節約できる可能性があることが明らかになりました。 したがって、OE スピニングの潜在的な影響は無視できません。

OE 紡績は、衣類製造プロセスのさまざまな異なる側面において利点をもたらします。 このプロセスでは、必要な労働者、エネルギー、工場の床面積が減り、廃棄物も少なくなり、同時に効率、自動化の機会、繊維のリサイクルの機会が向上します。 これらすべての利点を考慮すると、衣料品を生産する場合、OE 紡績はより持続可能な選択肢となります。 さらに、低級綿のコストを含む全体的なコストが削減されるため、経済的に実行可能な戦略になります。

Kontoor は紡績機メーカーが革新を続けることを奨励しています。 紡績プロセスの将来は、効率を高めて廃棄物と排出物を削減する方法を見つけることにかかっています。 Kontoor はまた、他のブランドに対して、自社の製品ラインの一部またはすべてに OE 紡績の使用に関する可能性を検討するよう奨励しています。 潜在的な環境へのプラスの影響はかなり大きいです。 Kontoor では、持続可能性は、人々、製品、地球のための継続的改善の動的なプロセスとして定義されています。 これを支援するために、同社はこれらの目標に対してパフォーマンスを向上させることができる革新と活動を常に模索しています。 Kontoor は、OE 紡績をアパレル製品の持続可能性に影響を与える可能性のある分野とみなしています。 Kontoor は、持続可能性分野の良き管理人として、他のブランドも同様の取り組みを追求することを期待しています。

地球温暖化を1.5℃未満の上昇に抑えるには、エネルギーと産業システムにおける広範囲にわたる移行を加速する必要がある。 これは世界的な問題であり、誰もがあらゆる方法で団結する必要があります。 排出量削減に向けた各行動は、大小に関わらず重要です。 化石燃料の使用量の削減から、低排出エネルギー源の導入、エネルギー効率と保全に至るまで、気候変動と戦うためにはあらゆる機会を捉える必要があります。 OE 糸紡績は、利用可能な多くのソリューションのうちの 1 つにすぎません。 Kontoor 氏は、これが他の業界にも刺激を与え、ファッション業界が気候変動目標を達成するために相応の役割を果たせるようになることを期待しています。

参考文献

1 IPCC (2021)。 政策立案者向けの要約。 で: 気候変動 2021: 物理科学の基礎。 気候変動に関する政府間パネルの第6次評価報告書に対する作業部会Iの寄稿。 https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf

2 NCEI (2022 年 9 月 14 日)。 2022 年 8 月の地球気候の評価。NOAA。 https://www.ncei.noaa.gov/news/global-climate-202208

3 Ley, K.、Perkins, L.、van Mazijk, R.、Gaines, R. & Hugil, R. (2021)。 数兆ドル規模のファッション脱炭素化のチャンスを解き放つ: 既存の革新的なソリューション。 アパレル・インパクト・インスティテュートとファッション・フォー・グッド。 https://apparelimpact.org/wp-content/uploads/2021/11/Aii_UnlockingTheTrillion-DollarFashionDecarbonisationOpportunity_Report_v11.pdf

4 https://sciencebasedtargets.org/

5 シン、MK、ニガム、A. (2013)。 さまざまなリングヤーンが生地の快適さに与える影響。 産業工学ジャーナル、2013 年。

6 ゴヤル、A.、ナヤック、R. (2020)。 糸製造における持続可能性。 ファッションとテキスタイルのための持続可能な技術 (pp. 33-55)。 ウッドヘッド出版。

7 ミシガン州キロン（2021年1月28日）。 オープンエンドローターの回転の概要。 テキスタイル学習者。 https://textilelearner.net/an-overview-of-open-end-rotor-spinning/#:~:text=The%20production%20rate%20of%20rotor,used%20in%20cotton%20carded%20spinning。

8 タイ・マック博士、ザウラー、個人通信、2022

9 Das, A.、Alagirusamy, R. (2010)。 オープンエンド糸紡績の基本原理。 糸紡績技術の進歩 (pp. 79-101)。 ウッドヘッド出版。

10 米国エネルギー情報局。 （2022年7月26日）。 毎月の電力。 米国エネルギー情報局 (EIA)。 https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.php?t=epmt_5_6_a

11 リーター (2021)。 短繊維紡績プロセスにおけるリサイクルの重要性の高まり。 スイス: リーター紡績

12 カサート、R. (2022 年 3 月 30 日)。 EU、ファストファッションに対する消費者を思いとどまらせる新たな規則を提案へ。 PBS。 https://www.pbs.org/newshour/world/eu-to-propose-new-rules-to-discourage-consumers-against-fast-fashion# :~:text=New%20rules%20promoted%20by%20the 、条件%20in%20the%20garment%20業界。

13 IPCC (2022)。 政策立案者向けの要約。 で: 気候変動 2022: 気候変動の緩和。 気候変動に関する政府間パネルの第 6 回評価報告書に対する作業部会 III の寄稿。 https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_SPM.pdf

14 コットンが組み込まれています。 （2003年）。 オープンエンド紡績の紹介 – Cotton Incorporated。 2022 年 8 月 5 日、https://www.cottoninc.com/wp-content/uploads/2017/12/TRI-1004- Introduction-to-Open-End-Spinning.pdf より取得

15 ヘル、R. (2004)。 ロトーナ：特にデニムに適したオープンエンドコアヤーン。 59-61。

16 リーター (2015)。 インド原綿の加工。 スイス: リーター紡績

17 ITMF (2008)。 製造コストの国際比較、紡績/織り/編み物、スウェーデン: 国際繊維製造業者連盟。

18 ITMF (2010)。 製造コストの国際比較、紡績/織り/編み物、スウェーデン: 国際繊維工業連盟

19 ITMF (2018)。 製造コストの国際比較、紡績/織り/編み物、スウェーデン: 国際繊維製造業者連盟。

20 Kaplan, E.、Koç, E. (2010)。 オープンエンドローター紡績を特に参照した糸生産におけるエネルギー消費の調査。 東ヨーロッパの繊維と織物。

21 カプラン、E. & コチ、E. (2007)。 リング精紡を中心とした糸生産におけるエネルギー消費に関する調査。 東ヨーロッパの繊維と織物、(4 (63))、18-24。

編集者注: この記事には次の人々が貢献しました。ブラッド・ジョンソン (Cone Denim 社製造担当副社長)。 Kontoor Brands のジーンズウェアの品質保証および製品管理担当シニア ディレクター、Carole McFee 氏。 セム・ヤルシン氏、ザウラー社副社長兼セールスおよびマーケティング責任者。 シェリル・スマイア氏、パークデール・ミルズ先端材料部門ディレクター。 Kontoor Brands の持続可能性、イノベーション、開発担当副社長、Dhruv Agarwal 氏。 Jacob Knego 氏、Kontoor Brands テキスタイルリサーチ開発者、 Jeff Frye 氏、Kontoor Brands の持続可能性、イノベーション、製品開発、調達担当責任者。 Kontoor Brands のグローバル サステナビリティ エンゲージメント マネージャー、ジョーダン ブリュースター氏。 Kontoor Brands のグローバル サステナビリティ データおよびレポート担当シニア マネージャー、Lauren Fields 氏。 ローガン・フォーテンベリー氏、Kontoor Brands のサステナビリティ インターン生。 Matthew Hawthorne、Quantis のサステナビリティ コンサルタント。 ランディ・フォーテンベリー、元サプライチェーン幹部。 Kontoor Brands の上級サステナビリティ アナリスト、Sarif Patwary 博士。 タイ・マック博士、ザウラー社の副社長兼ビジネスラインオープンエンド紡績部門ディレクター。

さらに、この論文はノースカロライナ州立大学ウィルソン繊維大学の繊維工学、化学、科学の助教授であるロン・イン博士によって査読されました。 ラリー・ハバード氏、Cotton Incorporated、繊維加工および紡績部門のアソシエートディレクター。

2023年1月/2月