Production durable de denim à l'aide d'Open

Kontoor Brands examine ses processus de fabrication pour rechercher des moyens de réduire la consommation d'énergie et son empreinte carbone.

TWRapport spécial

Il est sans équivoque que les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO2) sont à l'origine du changement climatique. Le taux de ces émissions est inégalé au cours des 2 000 dernières années de l'histoire humaine1. Par conséquent, le monde connaît des extrêmes climatiques sans précédent. Des inondations dévastatrices au Pakistan et aux États-Unis à une vague de chaleur record au Royaume-Uni, 2022 a vu de nombreuses anomalies climatiques2.

Le consensus parmi les communautés scientifiques est que l'augmentation de la température mondiale doit être maintenue en dessous d'une augmentation de 1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels au cours de la période 1850-1900. Au-delà de ce point, le monde pourrait subir des effets du changement climatique bien plus catastrophiques sur ses habitants et ses écosystèmes1. Pour maintenir l'augmentation de la température à moins de 1,5 °C, il faut réduire de moitié les émissions mondiales de carbone d'ici 2030 par rapport aux niveaux de 2010 et atteindre zéro net d'ici 2050. En clair, cette décennie - de 2020 à 2030 - est la dernière fenêtre d'opportunité pour l'humanité de redéfinir l'avenir climatique.

Kontoor Brands - propriétaire des marques emblématiques Wrangler® et Lee®, entre autres marques - reconnaît cette urgence et la durabilité est un engagement de bout en bout inclus dans les priorités stratégiques de l'entreprise. Il est conscient que l'industrie mondiale de la mode contribue à environ 2% des émissions de carbone - environ 1,05 gigatonne d'équivalent CO2 - chaque année3. Par conséquent, Kontoor recherche constamment des moyens d'améliorer n'importe quelle partie des processus utilisés pour fabriquer ses produits afin de réduire l'impact sur la planète et les personnes qui y vivent. Fin 2022, Kontoor a soumis ses Science-Based Targets (SBTs) pour aligner sa stratégie de réduction des émissions sur l'objectif climatique de 1,5°C. Les SBT sont des engagements contraignants à l'échelle de l'entreprise pour réduire les émissions de CO2, supervisés par l'initiative Science-Based Targets (SBTi)4.

Grâce à une évaluation de l'empreinte carbone de l'entreprise, Kontoor a découvert que les émissions liées aux produits représentaient environ 78 % de son empreinte carbone, à l'exclusion de l'utilisation du produit par les consommateurs (voir la figure 1). Cela fait spécifiquement référence aux émissions associées à l'extraction, au développement et à la transformation des matières premières des produits ainsi qu'à l'assemblage des produits finaux, y compris les emballages. En le décomposant davantage, la filature représente environ 20 % ou un cinquième des émissions totales liées aux produits (voir la figure 2). Par conséquent, il est avantageux d'explorer des options alternatives pour réduire les émissions dues à la filature, et Kontoor examine actuellement la faisabilité d'étendre la filature à fibres libérées à tous les denims et produits connexes.

Le fil à bout ouvert (OE) est un type de fil qui peut être produit sans utiliser de broche. Dans la filature OE, le processus de mèche est omis et le ruban est introduit directement dans un rotor après le processus d'étirage. La finesse du fil peut être modifiée en ajustant la vitesse à laquelle les fibres sont tirées hors du rotor par rapport à la vitesse à laquelle les fibres sont introduites dans le rotor. Le processus est basé sur les principes de la force centrifuge. Imaginez que les fibres soient pressées dans une rainure à l'intérieur du rotor jusqu'à ce que le nombre souhaité soit atteint.

La principale différence entre les fils OE et les fils filés à anneaux (RS) est le processus utilisé pour former le fil. Le fil RS est formé en insérant une torsion dans un brin continu de fibres. Un morceau de fil OE est formé en collectant des fibres individuelles de la surface intérieure d'un rotor et en les combinant à l'aide de forces centrifuges. Le fil RS peut être décrit comme étant formé de l'extérieur vers l'intérieur, tandis que le fil OE est formé de l'intérieur vers l'extérieur.

Les fils OE se retrouvent souvent dans plusieurs catégories de produits dans les vêtements de base. Cependant, l'utilisation de fil OE reste minoritaire, le fil RS représentant environ 70 % du fil utilisé pour l'habillement aujourd'hui5. Les fils OE se trouvent souvent dans les serviettes, où le fil fonctionne bien pour la sensation et l'absorption d'eau. Au fur et à mesure que les technologies et les processus évoluent, les applications des fils OE évoluent également. Avec les gains de durabilité des fils OE, davantage d'opportunités d'application se profilent à l'horizon.

Moins de temps et d'énergie — La principale différence qui fait de la filature OE un meilleur processus que la filature à anneaux est son rendement élevé. La filature OE comporte fondamentalement moins d'étapes dans son processus que la filature à anneaux. Étant donné que la filature OE ne nécessite qu'une seule passe d'étirage - contre deux passes pour la filature à anneaux - et aucune procédure de banc à broches, il s'agit d'un processus plus rapide que la filature à anneaux.

Cem Yalcin, responsable des ventes et du marketing pour la société suisse Saurer AG, a décrit la filature OE comme "imbattable en termes de productivité et d'économies d'énergie". Si l'on considère uniquement le processus de filage de l'OE par rapport au filage à anneaux, il est tout simplement plus rapide dans ce domaine car les machines à filer à anneaux sont relativement plus lentes. Le processus OE est plus rapide en raison de la vitesse de rotation remarquablement élevée des machines OE. La figure 3 montre une comparaison directe de la production d'une machine à filer à anneaux par rapport à une machine à filer OE utilisant un fil denim typique dans le laps de temps d'une minute. Le graphique illustre la différence flagrante de vitesse. L'élimination des étapes de roving et de bobinage conduit à des vitesses de production de fil six à huit fois plus rapides que les filés à anneaux6,7,8. De plus, avec moins d'étapes, l'espace au sol requis est moindre pour le processus de filature OE.

En plus d'améliorer l'efficacité, le fait d'avoir moins d'étapes dans le processus entraîne également une réduction des besoins en main-d'œuvre. Brad Johnson, vice-président de la fabrication chez Cone Denim, a estimé que pour le processus de filature à anneaux complets, il faut environ trois à quatre fois plus d'opérateurs que pour la filature OE. Malgré le besoin de moins d'opérateurs pour la filature OE, la production est encore considérablement plus élevée. De grandes avancées sont activement réalisées dans les étapes d'automatisation de la filature OE, nécessitant encore moins d'opérateurs. Par exemple, les systèmes optiques et capacitifs sont capables d'évaluer en permanence les caractéristiques des fibres, telles que la densité linéaire, ce qui permet d'identifier et de supprimer rapidement les défauts ou les erreurs, souvent automatiquement. Une étude de Das et Alagirusamy9 prédit qu'il existe des possibilités d'automatisation complète du processus de filature dans le monde de la filature OE. Ce concept se traduit également généralement par des processus contrôlés statistiquement plus stricts du point de vue de la qualité. Bien que l'automatisation complète des moulins n'ait pas encore été réalisée, l'automatisation complète est beaucoup plus proche avec la filature OE qu'avec la filature à anneaux, selon les experts de Saurer.

Le processus raccourci et l'efficacité améliorée affectent considérablement l'énergie consommée pendant la filature OE, ce qui crée un avantage significatif en matière de durabilité par rapport à la filature à anneaux. Il existe plusieurs publications et rapports qui comparent la consommation d'énergie des deux méthodes de filage (voir tableau 1). La filature OE utilise systématiquement moins d'énergie que la filature à anneaux, avec des réductions pouvant atteindre 57 %.

D'après les chiffres les plus récents de l'Energy Information Administration des États-Unis10, les économies d'énergie de filage OE équivalent à un minimum de treize cents par kilogramme de fil produit. Lorsque ce nombre est pris en compte par rapport aux centaines de milliers de kilogrammes que les usines produisent chaque semaine, cela devient significatif.

Moins de déchets générés — Outre les économies d'énergie, la filature OE génère moins de déchets de fibres par rapport à la filature à anneaux. Cheryl Smyre, directrice des matériaux avancés chez Parkdale Mills, a partagé la variance des déchets entre le fil filé OE et le fil RS (voir la figure 4).

Utilisation et circularité des fibres recyclées — Le processus de filage OE offre également des avantages en ce qui concerne les types de fibres compatibles. La filature OE peut utiliser des fibres plus courtes, tandis que la filature à anneaux ne peut utiliser que des fibres d'une longueur minimale et d'une grande uniformité. L'utilisation de fibres de coton plus courtes ou de qualité inférieure dans la filature OE ne compromet pas l'intégrité du fil et permet de produire des fils de même qualité en utilisant du coton moins cher que le processus de filature à anneaux. De plus, il est plus facile de traiter les fibres recyclées dans le processus de filature OE. Bien que les cadres annulaires puissent traiter presque tous les types de fibres, une teneur plus élevée en fibres courtes a tendance à entraîner un plus grand nombre de casses de fil et un gaspillage plus élevé. Par conséquent, la quantité de fibres recyclées utilisées dans les fils RS est considérablement inférieure à celle des fils OE. La société suisse Rieter11 a évalué l'inégalité des fils RS et OE en fonction des fibres recyclées déchirées (voir la figure 5). La figure 6 montre la gamme de tailles de fibres acceptables pour différentes méthodes de filage.

Pour une qualité de fil acceptable et une fiabilité opérationnelle, un mélange contenant jusqu'à 75 % de contenu recyclé est possible dans la filature OE. Avec la filature à anneaux, le contenu recyclé est généralement maintenu en dessous de 25 %6. La filature OE offre la possibilité de mieux utiliser les matériaux recyclés par rapport à la filature à anneaux où l'utilisation de fibres recyclées est plus limitée.

La nécessité de recycler les tissus est déjà en hausse dans certaines régions. La France a récemment adopté une loi de lutte contre le gaspillage qui rend illégale la destruction des textiles non utilisés. Ces déchets doivent être recyclés ou donnés12. D'autres réglementations ont été proposées dans l'Union européenne qui appellent à une utilisation minimale obligatoire de fibres recyclées pour les entreprises de mode d'ici 2030. Les flux de matériaux circulaires - tels que la réutilisation et le recyclage - sont également recommandés dans la stratégie d'atténuation du changement climatique du GIEC13. La possibilité d'utiliser des fibres recyclées pour les produits vestimentaires est quelque chose qui deviendra de plus en plus important dans les années à venir et la filature OE sera une stratégie utile.

L'un des principaux obstacles du fil OE concerne sa résistance et sa durabilité. Une étude de Cotton Incorporated14, basée à Cary, en Caroline du Nord, a révélé que le fil filé OE était en moyenne de 10 à 30 % plus faible que le fil RS. De plus, les fibres artificielles légères telles que le polyester ne peuvent pas être efficacement filées seules en utilisant le procédé de filature OE. Par exemple, un vêtement durable mais exceptionnellement léger ne pourrait probablement pas être produit à l'aide de fil filé OE.

Une autre préoccupation commune lors de la comparaison du fil OE au fil RS est le fait que le fil RS est facilement placé sur un noyau alors que le fil OE ne l'est pas. Le filage à noyau est le processus de filature de fibres autour d'un noyau de fil préexistant. L'âme peut être composée de différents fils. Par exemple, une âme en polyester ajouterait de la résistance au vêtement, tandis qu'une âme élastique permettrait au vêtement de s'étirer. Cette propriété d'étirement est particulièrement importante lors de la fabrication de jeans slim fit et skinny modernes, car un certain niveau d'étirement est souvent incorporé pour le confort ainsi que la capacité d'expansion et d'ajustement. L'étirement requis peut être conféré par un fil central en spandex au centre du coton. Bien que ce soit l'un des inconvénients de l'OE, une technologie est en cours de développement qui permet de produire des fils extensibles sur des machines à filer OE.

Un exemple de cette technologie est le procédé Rotona développé par Rieter. Le processus consiste à enrouler du fil filé OE autour d'un noyau qui peut être élastique ou non élastique15. Une autre solution à ce problème consiste à utiliser une combinaison de fils OE et RS dans les produits qui nécessitent un certain degré d'étirement. S'il ne fait aucun doute qu'un vêtement entièrement fabriqué à partir de fil à anneaux avec une âme élastique s'étirerait certainement davantage, la combinaison de fil OE et de fil élastique RS peut être suffisante pour certains consommateurs et produits.

Un inconvénient non technique de cette option combinée serait de répondre à la perception des consommateurs, car la plupart des consommateurs sont habitués à la sensation des fibres RS standard. La filature OE produit un nombre de fils légèrement plus grossier et la structure du fil lui-même est légèrement différente de celle de RS, le fil filé OE ayant moins de fibres parallèles. Un fil filé OE ne peut actuellement pas être produit dans le même calibre de finesse qu'un fil RS. Il est difficile de produire des fils plus fins au dessus de 40 Ne avec ce système ; cela ne pose pas de problème majeur dans la fabrication du denim, car les fils de denim varient de 10 à 30 Ne. Ces écarts se traduisent par une main légèrement différente - celle que le consommateur peut remarquer lors de l'achat de produits. Pour un tissu plus lourd, comme le denim, ces attributs du fil filé OE ne sont pas aussi préoccupants.

Kontoor a soumis un objectif scientifiquement basé sur un scénario de réduction de température de 1,5°C. Comme le montre la figure 2, la filature représente environ 20 % des émissions liées aux produits de Kontoor. Ainsi, l'innovation dans les procédés de filature du coton entraînerait une réduction notable de l'empreinte carbone globale de l'entreprise. Par exemple, une analyse interne de Quantis a révélé que le remplacement de 50 % du volume actuel de filage à anneaux de Kontoor par un processus OE peut potentiellement réduire de 6 % les émissions du champ d'application 3, qui sont définies comme les émissions de la chaîne de valeur. Par conséquent, l'impact potentiel de la filature OE ne peut être ignoré.

La filature OE offre des avantages dans un large éventail d'aspects distincts du processus de confection de vêtements. Le processus nécessite moins de travailleurs, moins d'énergie et moins d'espace au sol dans l'usine, et produit moins de déchets, tout en augmentant l'efficacité, les opportunités d'automatisation et les opportunités de recyclage des fibres. Compte tenu de tous ces avantages, la filature OE est un choix plus durable lors de la production de vêtements. De plus, les économies de coûts globales, y compris le coût du coton de qualité inférieure, en font une stratégie financièrement viable.

Kontoor encourage les fabricants de machines à filer à continuer à innover. L'avenir du processus de filature repose sur la recherche de moyens d'augmenter l'efficacité pour réduire les déchets et les émissions. Kontoor encourage également d'autres marques à envisager les possibilités liées à l'utilisation de la filature OE pour certaines ou toutes leurs gammes de produits. L'impact environnemental positif potentiel est substantiel. Chez Kontoor, la durabilité est définie comme le processus dynamique d'amélioration continue pour ses employés, ses produits et sa planète. Pour cela, l'entreprise est toujours à la recherche d'innovations et d'activités susceptibles d'améliorer les performances par rapport à ces objectifs. Kontoor considère la filature OE comme un domaine qui peut avoir un impact sur la durabilité des produits vestimentaires. En bon intendant dans le domaine de la durabilité, Kontoor espère voir d'autres marques poursuivre ces mêmes types d'initiatives.

Limiter le réchauffement climatique à moins de 1,5°C nécessiterait des transitions accélérées et profondes dans les systèmes énergétiques et industriels. C'est un problème mondial, et tout le monde doit se serrer les coudes de toutes les manières possibles. Chaque action de réduction des émissions compte, quelle que soit sa taille. De la réduction de l'utilisation des combustibles fossiles au déploiement de sources d'énergie à faibles émissions en passant par l'efficacité et la conservation de l'énergie, toutes les opportunités doivent être saisies pour lutter contre le changement climatique. La filature de fil OE n'est qu'une des nombreuses solutions disponibles. Kontoor espère que cela en catalysera d'autres et que l'industrie de la mode sera en mesure de faire sa juste part pour atteindre les objectifs climatiques.

Les références

1 GIEC (2021). Résumé pour les décideurs. Dans : Changement climatique 2021 : La base des sciences physiques. Contribution du Groupe de travail I au sixième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg1/downloads/report/IPCC_AR6_WGI_TS.pdf

2 NCEI (2022, 14 septembre). Évaluation du climat mondial en août 2022. NOAA. https://www.ncei.noaa.gov/news/global-climate-202208

3 Ley, K., Perkins, L., van Mazijk, R., Gaines, R. & Hugil, R. (2021). Libérer l'opportunité de décarbonation de la mode d'un billion de dollars : solutions existantes et innovantes. Institut de l'impact de l'habillement et mode pour de bon. https://apparelimpact.org/wp-content/uploads/2021/11/Aii_UnlockingTheTrillion-DollarFashionDecarbonisationOpportunity_Report_v11.pdf

4 https://sciencebasedtargets.org/

5 Singh, MK, & Nigam, A. (2013). Effet de divers fils à anneaux sur le confort du tissu. Journal de génie industriel, 2013.

6 Goyal, A., & Nayak, R. (2020). Durabilité dans la fabrication du fil. Dans Technologies durables pour la mode et les textiles (pp. 33-55). Édition Woodhead.

7 Kiron, MI (2021, 28 janvier). Un aperçu de la filature à rotor open-end. Apprenti textile. https://textilelearner.net/an-overview-of-open-end-rotor-spinning/#:~:text=The%20production%20rate%20of%20rotor,used%20in%20cotton%20carded%20spinning.

8 Dr Tai Mac, Saurer, communication personnelle, 2022

9 Das, A., & Alagirusamy, R. (2010). Principes fondamentaux de la filature à fibres libérées. Dans les progrès de la technologie de filature (pp. 79-101). Édition Woodhead.

10 Administration de l'information sur l'énergie des États-Unis. (2022, 26 juillet). Énergie électrique mensuelle. Administration américaine de l'information sur l'énergie (EIA). https://www.eia.gov/electricity/monthly/epm_table_grapher.php?t=epmt_5_6_a

11 Rieter (2021). L'importance croissante du recyclage dans le processus de filature des fibres discontinues. Suisse : Filature Rieter

12 Casert, R. (2022, 30 mars). L'UE va proposer de nouvelles règles pour décourager les consommateurs contre la Fast Fashion. PBS. https://www.pbs.org/newshour/world/eu-to-propose-new-rules-to-discourage-consumers-against-fast-fashion# :~:text=New%20rules%20proposed%20by%20the,conditions%20in%20the%20garment%20industry.

13 GIEC (2022). Résumé pour les décideurs. Dans : Changement climatique 2022 : Atténuation du changement climatique. Contribution du Groupe de travail III au sixième rapport d'évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat. https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/downloads/report/IPCC_AR6_WGIII_SPM.pdf

14 Coton incorporé. (2003). Introduction à la filature à bout ouvert – Cotton Incorporated. Extrait le 5 août 2022 de https://www.cottoninc.com/wp-content/uploads/2017/12/TRI-1004-Introduction-to-Open-End-Spinning.pdf

15 Hehl, R. (2004). Rotona : Un fil à âme ouverte, particulièrement adapté au denim. 59-61.

16 Rieter (2015). Transformation du coton brut indien. Suisse : Filature Rieter

17 ITMF (2008). Comparaison internationale des coûts de fabrication, Filature/Tissage/Tricot, Suède : Fédération internationale des fabricants de textiles.

18 ITMF (2010). Comparaison internationale des coûts de fabrication, Filature/Tissage/Tricot, Suède : Fédération internationale des fabricants de textiles

19 ITMF (2018). Comparaison internationale des coûts de fabrication, Filature/Tissage/Tricot, Suède : Fédération internationale des fabricants de textiles.

20 Kaplan, E., & Koç, E. (2010). Enquête sur la consommation d'énergie dans la production de fil avec une référence spéciale à la filature à rotor ouvert. Fibres & Textiles en Europe de l'Est.

21 Kaplan, E. & Koç, E. (2007). Une enquête sur la consommation d'énergie dans la production de fil avec une référence particulière à la filature à anneaux. Fibres et textiles en Europe de l'Est, (4 (63)), 18-24.

Note de l'éditeur : Les personnes suivantes ont contribué à cet article Brad Johnson, vice-président de la fabrication chez Cone Denim ; Carole McFee, directrice principale de l'assurance qualité et de la gestion responsable des produits Jeanswear chez Kontoor Brands ; Cem Yalcin, vice-président, responsable des ventes et du marketing chez Saurer ; Cheryl Smyre, directrice des matériaux avancés chez Parkdale Mills ; Dhruv Agarwal, vice-président – ​​Durabilité, innovation, développement chez Kontoor Brands ; Jacob Knego, développeur, Textile Research chez Kontoor Brands ; Jeff Frye, responsable - Développement durable, innovation, développement de produits, approvisionnement chez Kontoor Brands ; Jordan Brewster, responsable de l'engagement mondial pour le développement durable chez Kontoor Brands ; Lauren Fields, responsable principale des données et des rapports sur la durabilité mondiale chez Kontoor Brands ; Logan Fortenberry, stagiaire en développement durable chez Kontoor Brands ; Matthew Hawthorne, consultant en développement durable chez Quantis ; Randy Fortenberry, ancien responsable de la chaîne d'approvisionnement ; Dr Sarif Patwary, analyste principal en durabilité chez Kontoor Brands ; Dr. Tai Mac, vice-président, directeur de Business Line Open-End Spinning chez Saurer.

En outre, le document a été révisé par le Dr Rong Yin, professeur adjoint, Ingénierie textile, chimie et science, Wilson College of Textiles, North Carolina State University ; et Larry Hubbard, directeur associé, Fibre Processing and Spinning, Cotton Incorporated.

Janvier/Février 2023