持続可能なデニム生産のための新しいコンセプト

増加する地球人口に適切な生活水準を確保するための天然資源の枯渇は、差し迫った問題となっています。 ミゲル・サンチェスがレポート

今日の高度につながりのある世界では、食糧と水という基本的な必需品の欠如が貧困地域に与える影響は誰の目にも明らかであり、それに対応して今日の製造、流通、消費インフラへの影響を軽減する必要があることが明らかになりました。

しかし、商品やサービスに対する需要の高まりには、生産量を増やすことによってのみ満たすことができ、そのためには、成長するための新しいインフラ、交通システム、土地が必要になります。 これは、鉱物、燃料、木材、繊維、食料、水を含むすべての原材料の投入量が増加することを示唆しています。

「青い惑星」に住んでいるにもかかわらず、生命の基本要素である水は基本的に再生不可能な資源であり、以下のよく知られたデータからわかるように、世界の一部の地域ではその利用可能性がすでに不足しています。 (図1)。

生産を含む私たちの活動はすべて、この比較的少量の利用可能な水に大きく依存しています。

水紡績工業

今日の繊維産業では、膨大な量の水が必要です。繊維を最終製品に加工するプロセスのいくつかのステップでは、化学薬品を溶解して適用し、最終的には定着していない化学薬品や後続の処理に必要のない化学薬品を除去するために水が必要になります。 その意味で、繊維や生地の前処理、染色、仕上げの作業は重要です。 世界銀行 1 は、産業汚染の 20 パーセントが特にこれら 3 つのプロセスから生じていると推定しています。

各タイプの製品に必要な水は、その製造に必要な工程数に大きく依存します。 National Geographic2 は、いくつかの基本的な繊維を含む、毎日使用される一般的なアイテムの処理全体に必要なリットルの見積もりを作成し、繊維の入手から製品が最終使用の準備が整う時点まで、その結論を非常にグラフィックな方法で提示しました (図2）。

デニムは水を消費する繊維のピラミッドの頂点に位置し、ジーンズ 1 本あたりの総量は 2,900 ガロン (約 11,000 リットル) が必要です。

デニム産業

特定の外観や効果を得るために他の人造繊維を併用することもできますが、綿はデニム製造の最も基本的な繊維です。 ジーンズの生産に必要な前述の 11,000 リットルの量のうち、推定 40 ～ 50 パーセントが植物の成長に必要です。 このため、繊維の紡績から衣類の最終処理と仕上げに至るまで、製造段階で 5,000 リットル以上の水が使用されます2。

BCI（ベスト・コットン・イニシアティブ）、リサイクル繊維の使用、天然ポリマーからの人工繊維の導入など、資源の使用を最小限に抑えて綿を入手するための優れた代替手段が、デニムブランドや最終消費者に受け入れられつつあります。 ジーンズを特別なものにする最終的な効果を得る方法でも、同じことが起こっています。 したがって、新世代の賢い酵素の使用が、従来のストーンウォッシュまたはサンドブラストによるウォッシュダウン技術に取って代わりつつあります。 同時に、次亜塩素酸ナトリウムや過マンガン酸カリウムなどの化学物質の代わりにオゾンやレーザー光線による処理が採用され、節水と有害化学物質による廃水の汚染の防止の両方が達成されています2。

それにもかかわらず、デニム製造における縦糸の着色は、望ましい深み、キャスト効果、最終的なコントラスト効果を得るために重要であり、依然として主にインディゴと次亜硫酸ナトリウムなどの関連化学物質の使用を伴う伝統的な染色技術に基づいています。 クラリアントが多くの国で実施した実践的な分析で示されているように、未定着染料の染色と除去に必要な水の総量は、スラッシャー デニム シリーズの染料 CO 経糸あたり 15 ～ 25 リットル/Kg の水の量を必要とします。 [改ページ]

インディゴ経糸染め

ジーンズに使用されるデニム生地の縦糸は、通常、綿の端がロープ (400 ～ 450 本の実行糸の 12、24、36 グループ) またはスラッシャー (オープン幅、それぞれの片端が残りの端と平行に伸びて、3,800 ～ 4,200 本の糸を備えた最終的な織りビームを形成します。

ブルーデニムの通常の塗布プロセスでは、最初のボックスで、通常はアルカリ、界面活性剤、分散剤を含む溶液で端をあらかじめ湿らせます。 次に、生地はケン化された不純物を洗い流すために一連のボックスに移動します。

その後、端はインディゴを含む一連のボックスに入ります。 インディゴは、その特殊な染色性能、リング染色効果を得る能力、通常は生地が衣服に加工された後の機械的または化学的処理を通じて達成できる特別な色と効果により、ユニークな染料です。

インディゴのボックスには通常、300 リットルから 2,000 リットルの染料溶液と、各ボックス内の染料の濃度を同じに保つために必要な再循環浴を入れることができます。 通常、染色中には 10,000 ～ 20,000 リットルのインジゴ溶液が循環します。

ロイコフォームの空気酸化（スカイイング）によって得られるインジゴ層の固定は、各含浸後に行われます。

染色範囲の 3 番目のセグメントでは、未定着のインディゴと、染色に使用された還元剤および助剤の残留物がオーバーフローすすぎによって除去されます。 この特定のプロセスにおける一般的な水の消費量は、すすぎボックスあたり糸 1 kg あたり 3 ～ 5 リットルになります。

先進のデニムコンセプト

アドバンスト デニム コンセプトは、まず最先端の硫化染料 (Diresul RDT) の使用に基づいています。

硫化染料はデニムの縦糸染色にも長年使用されてきました。 インジゴと同様に、その化学は還元と酸化のバランスに基づいています。 それにも関わらず、インジゴは強力な還元条件を必要とするため、容易に酸化されて不溶性の状態になりますが、硫化染料は穏やかな還元剤で可溶化することができます。 一方、硫化染料は、定着と完全な色合いの現像のために強い酸化条件を必要とします。

硫化染料は、インディゴを特別な色合いや効果（ボトムまたはトッピングによって）で補完したり、ブラックデニムやカラーデニムの単一要素として使用されたりするために、長年インディゴのパートナーとして使用されてきました。

硫化染料の分子には 2 つの主要な活性基があります。1 つはセルロースと水素結合を形成することで染料を綿に固定する役割を担うチオール基、もう 1 つはキノニック基で、還元された染料から実際の色合いを発色させることができます。ロイコ型 (図 3 および 4)。

還元型のセルロースに対する親和性が高いため、染浴中で少量の染料を使用し、1 ステップの含浸でセルロースを適用することが可能です。

標準的な条件では、デニム製品の縦糸を染色した後、酸化剤を使用して固定する前に、未固定の染料を除去するためにすすぎが行われます。 しかし、硫化染料を使用することで酸化前のすすぎを省略することができます。 カチオン性定着剤を使用することにより、染料を完全に不溶化し、非常に安定した状態にすることが可能です。 その結果、染浴への含浸後、中間すすぎを行わずに、直ちにカチオン処理を行うことができる。

染料のチオール基のイオン性のおかげで、二反応性カチオン剤と強力なイオン結合が形成されます。 したがって、2 種類の色素カチオン性化合物の形態が考えられます。

CEL – 染料 – カチオン剤 – 染料 –

CEL – カチオン剤 – 染料 – カチオン剤 –

通常、繊維の表面にある未固定の染料は、安定した不溶性の形で留まります。

染料 – カチオン剤 – 染料 –

グラフィックの詳細は図で確認できます。 5:

プロセスのステップは次のように説明できます。

還元剤、アルカリ、助剤を含む染料溶液を繊維に含浸させます。

短時間の空気酸化（スカイング）。

酸化剤とカチオン定着剤を含む定着浴。 pH は酸化剤製品の種類に合わせて調整され、通常は酸性 (pH 4 ～ 5) です。

染浴の含浸と定着の間の中間スカイニングにより、染料の規則的な移行が保証され、また、依然として活性な還元性化学物質のほとんどが酸化されることにより定着の効率も向上します。 一方、使用した染料の実際の色合いを発色するには、定着浴中に酸化剤が存在することが必要です。 カチオン剤を単独で使用した場合、得られる色合いは、固定時のロイコ型の色合いになります。

このデニムオックス工程の簡単な図は図 6 のようになります。 [改ページ]

パッドサイジング/オックス加工

デニム生地を製織するための経糸の準備には、織機で発生する摩擦力から繊維を保護し、良好な製織効率を得る目的でサイジングが必要です。

デニムの縦糸を着色する際にさらに少ない水量を追求する中で、デニムオックスプロセスで行われるような染料の酸化/固定とサイジングを組み合わせる可能性が検討され、実現されました。 この工程はパッドサイジング/オックスと呼ばれ、従来のデニム染色工程に必要な水の量をわずか7%に削減し、さらに酸化前にすすぎを行わないため廃水の発生を完全に防ぐことができます。 /固定/サイジングが必要です。 これは、優れた繊維被覆率と弾力性、および固定特性を兼ね備えたサイジング剤 (Arkofil DEN-FIX) を使用することで技術的に可能です。 染料の完全な固定は、サイジング浴に特定のカチオン剤 (Direfix SD) を添加することによって確実に行われます。 この固定は酸性 (pH 4 ～ 4.5) 条件で行われます。

パッドサイジング/オックスプロセスの利点は、この極めて高い節水を超えたものです。 また、染色に必要なエネルギーを 25 パーセント削減し、発生する綿廃棄物を 60 パーセント以上削減します。 これは、パッドサイジング/OX が非常にコンパクトな機械セットアップに適用されているという事実によるものです。 すでに説明したデニムオックスプロセスと同様に、必要な含浸は 1 回だけです。 その後の空焼きの後、標準サイズ範囲で酸化/固定が行われます。

染色工場からサイジングまで糸が連続的に稼働するスラッシャー工場では、パッドサイジング/オックスケーンが​​直接実装されます。 ロープ染色範囲では、染色された経糸は、分離されたサイジングユニットで最終的に酸化/固定/サイジングを行うために再度ビームされます。

提示されたさまざまなプロセスを図でまとめたものを図 7 に示します。

技術的な考慮事項

アドバンスドデニムコンセプトのために開発されたデニムオックスおよびパッドサイジング/オックスプロセスは、含浸ステップで適用される事前還元染料の酸性条件での直接固定に基づいています。 したがって、酸と望ましくない、さらには危険な反応を起こす可能性のある化学種が染浴中に存在しないようにすることが非常に重要です。

この特定の時点では、硫化ナトリウム (古典的な硫化染料の標準的な還元剤) が布地と一緒に定着浴に運ばれるのを防ぐことも非常に重要です。 Diresul RDT 染料は、次の 2 つの重要な技術的特徴を備えているため、このプロセスに適しています。

* Diresul RDT 染料は、まだ事前に還元された硫化染料ですが、硫化ナトリウムの含有量が非常に低く、含浸スカイニング プロセス中に完全に酸化されます。 布地は酸固定浴と接触しても硫化物を含まない

* 同じ理由で、グルコース誘導体などの硫化物を含まない還元剤の使用も必要です。

アドバンスドデニムの主要な技術的側面は、図 8.[改ページ] に反映されています。

資源の節約

定義されたデニム OX プロセスおよびパッドサイジング/オックス プロセスに関する産業経験により、従来のデニム染色手順と比較して実際に節約できる水、エネルギー、綿の量を正確に定量化できます。

パッドサイジング/OX プロセスで処理される廃水が存在しないということは、廃水処理プラントでのさらなる経済的節約を意味します。 デニムオックスプロセスでは一定量の水が生成されますが、水は完全に無色であり、干渉する化学種が含まれていないため、新しいすすぎ浴などで再利用できます。 この排水への影響が少ないことが図 9 に反映されています。

綿の節約は、バッチを切り替えるとき、または意図した機械的条件に達するまでレンジを低速で実行するときに、機械内に残る糸の長さが短くなることに関連しています。 ここで、綿糸の通過時間が長ければ長いほど、より多くの綿くずが発生します。

アドバンスドデニムのコンセプトは、すでに述べたさまざまな資源節約と、極めて高い持続可能性プロファイルを提供するだけでなく、明確な技術的利点も備えており、デザイナーやファッションセッターのアイデアを実現するための新たな扉を開きます。 主な機能は次のとおりです。

* 簡単で多彩な染色の可能性

* 既存の機器への簡単な適用 (パッドサイジング/Ox 用のスラッシャー範囲)

* 高い再現性 - バッチ間およびラボ間での再現性

* 短い色変更時間による高い生産性

* 幅広い色、トーン、キャストのパレット (例: Diresul 'Indi' RDT 染料)

※塗布条件を変えるだけで新たな効果の可能性

* ウォッシュダウン処理（オゾン、レーザーなど）への適合性を考慮

* 高い全体的な堅牢度レベル

リストされている特性により、アドバンスト デニムは、繊維業界がますます求めている、より高い品質基準に適合しています。[改ページ]

まとめ

アドバンスト デニムは、デニムの経糸染色とデニムの縫製加工のための多目的コンセプトであり、資源、特に水の消費量を大幅に削減できます。 特定の製品の開発により、デニム市場だけでなく生地や衣類仕上げの分野における現代の環境的および技術的要件に対する明確な答えを提供します。 高度なデニムは、水の使用と処理の分野だけでなく、ファッション（さまざまな色合い、特殊なリングまたはソリッドの染色効果、ステイカラーの色合いなど）および技術的側面でも利点を提供します。

アドバンスト デニムは、お客様が独自の持続可能性への取り組みを強化できるようにするというクラリアントの取り組みの明確な例です。 クラリアントでは、業界の持続可能性を確保するためには、現在および将来のすべての取り組みが、繊維生産者、小売業者、最終消費者、化学会社など、関係するすべてのレベルで行われなければならないと考えています。 アドバンスドデニムは、この方向への一歩にすぎません。

Miguel Sanchez は、スイス、ムッテンツ、クラリアントの繊維化学部門、Golbal 製品ライン特殊染料の責任者です。 www.クラリアント.com

参考文献: (1) 世界銀行報告書 2010。繊維取引所、バルセロナ 2012。 (2) ナショナル ジオグラフィック誌、2010 年 4 月発行: 「水、私たちの渇いた世界」