Critical Massin the Centre of a Network

„E-BIZ AND HIGH TECH IN OLD ECONOMY“ - DIE ROLLE DER LENZING AG ALS PARTNER FÜR DIE TEXTILINDUSTRIE

Jochen Werz

Lenzing AG, A - 4860 Lenzing, Österreich

Die Lenzing AG sieht sich als innovativer Part- Die Lenzing AG – mit dem Gründungsjahr 1938 ner der Textilindustrie. In der Textilindustrie ein traditionsreiches und alteingesessenes Unter- ergeben sich durch die neuen Möglichkeiten der nehmen - kann als „World leader in cellulose New Economy in Verbindung mit dem intensi- fiber technology“ als „Kritische Masse“ im Zent- ven Wettbewerbsdruck Ansätze für einen Para- rum eines Netzwerks bieten, das sich über die digmenwechsel. Wurde das Geschäftsleben bis- gesamte textile Kette bis hin zum Konsumenten lang von der „Old Economy“ bestimmt, die erstreckt. Die „Kritische Masse“ ist aufgrund der durch Eigenschaften wie linear, mechanisch, Größe von Lenzing als der führende Zellulosefa- analog, rigid, zentral, und relativ stabil bzw. ten- ser-Hersteller der Welt gegeben, welche eine denziell statisch charakterisiert werden konnte, entsprechende Infrastruktur von Dienstleistungen so gab’s in der jüngeren Vergangenheit einen ermöglicht (vgl. Faser-Services bzw. AWETA). Wechsel hin zu E-biz und High Tech, die durch Diese Position ist naturgemäß von großer Bedeu- Schlagworte wie networking, organisch, digital, tung für die Entwicklung von e-business in der flexibel, unabhängig und dynamisch geprägt Industrie. sind.

Critical massin the centre of a network

Consumers, B2C Fiber Ser vices e-business, CRM

R&D B2B, www Br and owner s Supply Chain Customers Environment Tradeshows Society Designers Globalisation Retailers Nonwovens Gar ment maker s D yer s& F i ni sher s Spi nner s Weavers Knitters

Abbildung 1.

Aber nicht nur unser Geschäftsgebaren wurde derem gekennzeichnet ist durch eine umfangrei- einem einschneidenden Wandel unterzogen. Ein che Reorganisation, die Verselbständigung der neues Management hat im Konzern einen Struk- Geschäftsbereiche Lenzing Technik und Lenzing tur- und Kulturwandel ermöglicht, der unter an- Plastics, und durch ein erfolgsorientiertes Ent- 2 lohnungsschema. Dieses Bemühen um eine die mit jedem produzierten Kilo Fasern wächst, wertorientierte Unternehmensführung zeigt auch und von der vor allem unsere Geschäftspartner bereits „Früchte“ in Form einer starken Ergeb- und Kunden in der textilen Kette profitieren. nissteigerung, und einer wesentlich besseren Bi- Verbunden mit der Steigerung der Produktions- lanzstruktur. mengen hat sich auch der Weltmarktanteil der Die Lenzing Gruppe ist als einziger Global Play- Lenzing Gruppe an Viskosefasern in den letzten er mit eigenen Produktionsstätten in allen wich- zehn Jahren mehr als verdoppelt. Mit einer Stei- tigen Weltmärkten – Europa, USA und Asien – gerung von 9% im Jahr 1990 auf derzeit 21% vertreten. haben wir unsere Weltmarktstellung auf ein- Wir können seit der Gründung auf die Erfahrung drucksvolle Art und Weise ausgebaut und gefes- von kumuliert rund 6 Mill. produzierten Tonnen tigt. Cellulosefasern zurückblicken, eine Erfahrung,

The Lenzing Group: the only player with pr oduction sites in all maj or wor ld mar kets

Europe No. 1 USA No. 2

AsiaNo. 3

Abbildung 2.

High Tech in Old Economy anderen Aktivitäten die Produktion von Fasern, die mit 78% auch den Löwenanteil unseres Um- Kompetenz im Bereich des Kerngeschäftes, un- satzes ausmachen. sere Technologie-, Qualitäts- und Kostenführer- Zum Schlagwort „High Tech in Old Economy“ schaft bei Cellulosefasern sind die Schwerpunkte gehört dementsprechend auch unser Bekenntnis der Lenzing-Strategie. Seit dem Jahr 1996 kön- zu kontinuierlicher Forschung & Entwicklung als nen wir diesbezüglich mit einer deutlichen Sen- strategischem Erfolgsfaktor. kung der Kilokosten für Fasern – immerhin 20% Wir verstehen unser „Flaggschiff“ in Lenzing als - aufwarten. Kompetenzzentrum für Cellulose und Cellulose- Weiters legen wir großes Augenmerk auf unsere fasern, und beschäftigen in diesem Bereich mehr neue Marketingstrategie, in deren Rahmen wir als 100 hochqualifizierte F&E-Spezialisten. De- uns vor allem auf High Margin Produkte und den ren Kompetenz wird ergänzt durch eine Vielzahl Aufbau von Brands konzentrieren wollen. Teil von Forschungskooperationen mit internationa- dieser Marketingstrategie ist auch das Engage- len Forschungsinstituten und Universitäten. Aus ment von Naomi Campbell als Werbeträgerin für diesen Aktivitäten des Hauses Lenzing resultie- Fasern aus dem Hause Lenzing. Denn unser ren auch eine Vielzahl namhafter wissenschaftli- Kerngeschäft ist und bleibt neben all unseren cher Publikationen. 3

Wir bieten Forschungsdienstleistungen aber auch Lenzing ist weltweit der einzige Komplettanbie- für Interessenten außerhalb unseres Konzernes ter von Man-made Cellulosefasern, der sowohl an und kooperieren mit einer Reihe von indus- Viskose als auch Modal und Lyocell-Fasern im triellen Partnern auf dem Gebiet der Zellstofffor- Produktprogramm hat. Die hohe Innovationsrate schung, bei der Entwicklung weiterer Produkte offenbart sich auch bei der Betrachtung unseres aus Cellulose – wie Folien und Schwämmen - Produktmixes, der bereits zu 58% aus Spezialfa- und des Umweltschutzes sern besteht.

Rise in technology-intensive, high value-added special fibers

Product M ix 1-6/00 Viskose Textile Modal spundyed 42% 69% Viskose Textile white Nonwovens 58% white 31%

Flame Nonwovens Retardant 1991 1-6/00 spundyed and others standard fibers

special fibers Abbildung 3.

Spezialfasern mit flammhemmenden Eigenschaf- krankheiten“ haben wir im Sommer 2000 die ten, Fasern mit integriertem Sonnenschutz oder Kapazität auf 20.000 to erhöht und mittlerweile hoher Saugfähigkeit für Hygieneanwendungen sind 150 Mitarbeiter mit der Produktion von oder ähnliche Spezialitäten befinden sich im Lenzing Lyocell beschäftigt. Lenzing-Portfolio. Unsere Ziele für die Zukunft von Lenzing Lyo- Besonders stolz sind wir auf unsere Lenzing Ly- cell sind eine weltweit offensive Marktpenetrati- ocell Faser, der auch dieses Symposium gewid- on, die kontinuierliche Erhöhung der Verkaufs- met ist. Die Erklärung der technischen Eigen- menge, eine weitere Diversifizierung der An- schaften und der damit verbundenen Möglichkei- wendungen und die Entwicklung alternativer ten, die hinter dieser neuen Fasergeneration ste- Produkte. Hier beschäftigen wir uns zur Zeit vor cken, möchte ich meinen Kollegen überlassen. allem mit der Entwicklung von Folien aus Len- Ich will hier nur die Meilensteine, Lenzing Lyo- zing Lyocell. cell betreffend, bis zum heutigen Tag aufzeigen. Bereits im Jahr 1986 hat man sich im F&E- Lenzing – Bet on the Right Horse! Technikum der Lenzing AG mit der NMMO- Faser, das war der damalige „Arbeitsname“ für Aber nicht nur unser Stellung am Weltmarkt die neue Faser, beschäftigt. Um Erfahrungen in haben wir Lenzinger ausgebaut, auch in Westeu- der Produktion zu sammeln, wurde 1990 eine ropa ist unser Marktanteil seit 1980 um 27% ge- Pilotanlage in Betrieb genommen und bereits stiegen (1980: 15%; 1999: 42%). Von 16 Pro- 1997 (zwei Jahre nach der Grundsteinlegung) duktionsstätten für Cellulose-Fasern im Jahr begannen wir mit der großkommerziellen Pro- 1980 sind bis 1999 noch 6 übrig geblieben – und duktion in unserem Werk in Heiligen- dazu gehört erfreulicherweise auch die Lenzing kreuz/Burgenland. Nach anfänglichen „Kinder- AG. 4

Strong demand for viscose fibers continues WesternEurope(int)

1998 1999 2000 est. 2001 forecast So ur ce: C I RF S Abbildung 4.

Betrachtet man die Prognosen des CIRFS, betref- hält die starke Nachfrage nach Viskosefasern bis fend die Nachfrage nach Viskosefasern in West- ins Jahr 2001 an. Womit einem weiteren erfolg- europa, so stimmt dieser Ausblick ausgesprochen reichen Geschäftsjahr der Lenzing AG nichts optimistisch: Denn diesen Prognosen zufolge mehr im Wege steht. 5

MANMADE CELLULOSICS: FROM STANDARD TO SPECIALTY

Haio Harms

Lenzing AG, R& D, A- 4860 Lenzing, AUSTRIA

How does it come that in the last decade the continuous development efforts of a few key number of publications and specialised confer- manufacturers have resulted in a significant im- ences on manmade cellulosics has rapidly in- provement of the performance. This is particu- creased, that new products and processes are larly important in the field of textile applications. being introduced and that new grassroots plants If a relatively high percentage of viscose fibers is are being installed? It cannot be denied that there used in high performance spinning and weaving is an amazing amount of activity going on! But mills in Western Europe today, it is because of a what is it, some fresh leaves on an old trunk, or drastic improvement of their mechanical and is it springtime and trees just have started to technological properties. ProViscose by Lenzing grow again after a quiet season? will be the next step in the direction of an even higher performance in textile processing. In cellulosics it is natural to talk about trees: it is trees and their cellulose which makes them diffe- It has been the moisture absorbency of cellulose, rent to all other man-made fibers. Whenever which - apart from excellent processing proper- outstanding mechanical properties, durability, a ties - has been the reason for the success in non- special functionality or price was the issue, cellu- wovens and technical applications, presently the losics were replaced by synthetics. But it seems fastest growing segment, already amounting to that there is an end to this situation! It is the cel- 45% of the viscose consumption in Western lulose which makes people feel comfortable in Europe. But also new fibers with special func- dresses or sheets made of cotton or linen, and the tions have started to be of interest: trilobal vis- same is true for man-made cellulosics made of cose designed for improved water retention in wood pulp. All cellulosics show a balanced set of hygiene products, “Fresh” fibers for applications general features, some advantages with respect to where smell and growth of microorganisms is fashion and appearance and a wide scope of spe- undesired, fibers with ion exchange properties cialised functions, but their uniqueness is their for effluent treatment etc. Increasingly, the cus- specific control of moisture and the physiological tomers commitment in this type of development benefit and wearing comfort for the end-user. is shown by their direct involvement in vertically integrated cooperative projects as carried out Within the last 20 years, about 700.000 tons of under the R&D Framework Program of the EU, viscose staple fiber capacity has been installed in for example. new grassroots plants mainly in the Far East. It is only a question of time until China, more than Special functions are, of course, also of particu- aware of the one-sidedness of investments in lar importance for the textile market. Support of synthetics, is going to install new capacities. But innovative looks, new drapes, new hands and recently, even in Western Europe, expansion special effects as well as improved processing programs are on their way again. Viscose is no properties are decisive for a success in the fast longer the only significant man-made fiber as it changing and fashion driven textile world. And used to be at the beginning of its development, here the wide technological basis available with but it has successfully managed the transition the viscose, modal and recently also the lyocell from a cheap substitute commodity for cotton to process, offers a large basis for producing all the an upmarket product with special features for variety of fibers for special needs of the market. many differentiated market segments. Standard viscose is the work horse! By incorpo- Of course, today’s “standard” viscose is no ration it is possible to produce an amazing scope longer the viscose fiber of 100 years ago! The of spun-dyed fibers and fibers with tailor made 6 functions. A new fiber with improved dyeing cotton. Nature is still able to do several things properties is in the pipeline. Modal on the other better than our present industrial processes can. hand has an unmatched softness. It is the fiber But it seems doubtful whether cotton supplies in with the lowest fibrillation tendency of all cellu- the future will be able to cope with the growing losics, including cotton and all other natural fi- demand for textiles. With the new lyocell process bers, and has a better dimensional stability. The the benchmark cotton has, for the first time, matching dyeing behaviour and mechanical come within reach, even if present day lyocell properties make it an outstanding blending part- fibers will need further improvement. The pro- ner for cotton, which for instance is used for the duction costs will come down by improving the production of attractive knits. The higher basic productivity and by efforts to develop reasonably strength of modal is the basis for the production priced pulps of appropriate quality. With an im- of some specialty fibres: micro-deniers, UV- proved understanding of the physics and chemis- protection and flame retardant properties are only try of pulp, really fundamental innovations in a few of the features in that field. Textiles made processes and products can be expected. As soon of lyocell, the youngest fiber in the family, give as the lyocell process can be practically modified the skin a cool and fresh feeling. They have a to produce fibers with the excellent existing very soft, flowing drape and the inherent fibrilla- properties and also with the additional utility tion can be used to produce a silky peach-skin value of cotton, a huge growth potential will hand. This “feel good fiber” is stronger than mo- open up. The “European Award for the Envi- dal and has even better dimensional stability. ronment, 2000” for the Lenzing Lyocell process New types with suppressed fibrillation tendency is the EU’s acknowledgement of the importance should be used where special surface effects are of this innovation. not the issue. Lyocell also offers specific advantages for technical textiles. All the odds are that the present situation is the beginning of a new springtime for man-made However, the benchmark for man-made cellu- cellulosics! losics in mainstream textiles is prime quality 10

DAS „LENZING LYOCELL PROJEKT“ – START IN EIN NEUES ZEITALTER DER GROßTECHNISCHEN ZELLULOSEFASERHERSTELLUNG IN EUROPA SIEGER DES EUROPÄISCHEN UMWELTPREISES 2000 IN DER KATEGORIE TECHNOLOGY AWARD FOR SUSTAINABLE DEVELOPMENT

Wolfram Kalt, Bernd Zauner

Lenzing Lyocell Ges.m.b.H. und Co. KG Industriegelände 1, A-7561 Heiligenkreuz, Österreich phone: +43-3325-4100-200; fax: +43-3325-4100-401

Kurzbeschreibung der Einreichung zum sondern er stellt darüber hinaus die erste neue Europäischen Umweltpreis Faserentwicklung seit Jahrzehnten dar. Dadurch drängen neue und innovative Produkte auf den • Am Standort Heiligenkreuz im Markt, die einen großen Einfluss auf die gesamte Südburgenland, Österreich, wurde auf Basis Zellulosefaserindustrie haben werden. einer neuen Schlüsseltechnologie zur Umwandlung von Cellulose aus Holz eine erste kommerzielle Großanlage zur Produktion Einige Schlüsselargumente für die neue neuartiger Zellulosefasern in Europa errichtet. Technologie • Die Produktion der neuen „High-tech“ Fasern über das sogenannte Lyocell (früher: Innovation. NMMO-) Verfahren erfolgt aus dem natürlichen • Die Lyocell Technologie basiert auf einem und nachwachsenden Rohstoff Holz und setzt neuen kommerziell anwendbaren Verfahren, bei völlig neue Standards im Bereich Ökologie und dem die Zellulose sehr einfach über ein Ökonomie der Faserherstellung sogenanntes Direktlöseverfahren in ihrer Form • Die Kommerzialisierung der NMMO- verändert und in verschiedenste neue Produkte Technologie stellt eine unabhängige Entwicklung überführt werden kann. der Lenzing AG dar, einem Marktführer im • Als „Lösungsmittel“ wird dabei NMMO (N- Bereich der Viskosefaserproduktion, der Methylmorpholin-N-oxid) verwendet, eine weltweit nach vergleichsweise höchsten ungiftige und biologisch vollständig abbaubare Umweltstandards produziert. Substanz. • Die Zellulose wird in diesem Verfahren physikalisch gelöst, der Vorgang ist vergleichbar Die größten Errungenschaften dieses Projekts dem Auflösen von Zucker in Wasser. • Lenzing kommerzialisierte den • Die Kommerzialisierung der Lyocell- Lösungsmittel-Spinnprozeß zur Herstellung von Technologie stellt einen Meilenstein für die Fasern auf Basis der NMMO-Technologie als gesamte europäische Textilindustrie dar. erstes Unternehmen in Europa. • Die Lyocell-Technologie stärkt die Position • Die Lyocell-Technologie ist ein Verfahren der europäischen Faser- und Textilindustrie der geschlossenen Kreisläufe und damit extrem gegenüber den Niedriglohnländern im Fernen ressourcensparend. Osten. • Zudem wird damit ein High-tech Produktion Vorteile für die Umwelt. mit außergewöhnlich hohen Umweltstandards • Der Rohstoff dieses Verfahrens ist Holz – und sehr attraktiven ökonomischen Aspekten eine natürliche und schnell nachwachsende kombiniert. Primärquelle. • Der Lyocell Prozess hat nicht nur das • Das Lösungsmittel NMMO wird zu mehr als Potential, bestehende Technologien zu ersetzen, 99.6% rückgewonnen, dadurch entsteht nur ein 11 sehr geringer Nachfüll- (feed-up) Bedarf an • Sowohl die Zellstoff- als auch die Lyocell Lösungsmittel. Faserherstellung, erfolgt völlig chlorfrei (TCF). • Das Lyocell-Verfahren ist ein Lenzing ist der einzige Zellulosefaserproduzent hochtechnologisches Verfahren, das weltweit der Viskose, Modal und Lyocell Fasern emissionsseitig vergleichsweise zu geringster nach dieser besonders umweltfreundlichen Land-, Luft- und Wasserbelastung führt. Durch Erzeugungsmethode anbietet. weitgehend geschlossene Kreisläufe ergibt sich • Reine Zellulosefasern sind zu 100% ein extrem niedriger spezifischer biologisch abbaubar. Wasserverbrauch.

Lyocell Viskose Baumwolle Polyester Wasserverbrauch (l/kg) 100 250-500 7000-20000* - Landverbrauch (m2/kg) 17-66 17-66 66-200 - Chemikalienverbrauch(_g/kg) 345 - 350 - Energieverbrauch (MJ/kg)** 20-45 - 20-40 70 * wo Bewässerung notwendig ist ** nicht erneuerbare Primärenergie

Gesellschaftliche Vorteile. Lyocell-Anlagen der Viskosetechnologie im • Durch die NMMO-Technologie ergeben sich Bereich der Investitions- und Betriebskosten exzellente Arbeitsbedingungen, die einen neuen zumindest ebenbürtig sein, Vorteile in Standard für die Zellulosefaserindustrie setzen. Teilbereichen sind sehr wahrscheinlich. • Die Lyocell Fasern entsprechen allen Ökotex Standards und geben damit dem Konsumenten die Sicherheit eines natürlichen und Bisherige Entwicklungsschritte unbelastenden Produkts. • Mit den Förderungen für den • Die Investitionen der Lenzing AG in die neue Produktionsstandort Heiligenkreuz (ein Technology übersteigen mittlerweile 135 MIO führendes Industrieprojekt in einer wirtschaftlich Euro. schwachen Region) leisteten sowohl die EU, als • Die Kapazität des Produktionsstandortes in auch der Staat Österreich zusammen mit den Heiligenkreuz wurde erst kürzlich auf 20.000 burgenländischen Behörden - und nicht zuletzt to/Jahr erweitert. die Lenzing AG - einen sehr wichtigen Beitrag • Obwohl die erste europäische Lyocell- für die regionale wirtschaftliche Entwicklung Großproduktion unter sehr schwierigen eines Gebiets an der EU-Außengrenze zu Marktbedingungen gestartet wurde (so erfolgte Osteuropa. 1997 im Zuge der Asienkrise ein starker Rückgang des Faserabsatzes) plant das Ökonomische Vorteile. Unternehmen im Zuge der immer positiver • Der Lenzing Lyocell-Prozess und die daraus verlaufenden Entwicklung der neuen Faser nun hergestellten Produkte geben der europäischen den weiteren Ausbau des Werkes Heiligenkreuz. Textilindustrie neue Chancen, um gegen die Durch die Implementierung einer zweiten Faserimporte aus den Niedriglohnländern des Produktionslinie am Standort wird die Fernen Ostens auch in Zukunft bestehen zu vorhergesehene wirtschaftlich gesunde Struktur können. entstehen, auf der die durchgeführten • Zudem werden durch die Errichtung neuer Wirtschaftlichkeitsrechnungen für die nächsten Produktionsstandorte in Europa wichtige Jahre basieren. Industriearbeitsplätze gesichert. • Die Lenzing Lyocell Fasern etablieren sich in • Unter der Annahme von vergleichbaren immer mehr neuen Produkten. Kapazitäten und einer weiteren • Die Fasernormungsstelle, BISFA, hat die Technologieoptimierung (in der jungen Lyocell Faser als eigene Gattung im Bereich der Technologie steckt noch viel ungenütztes Zellulosefasern aufgenommen. Potential), wird die nächste Generation von 12

Wachstumspotentiale Quellenangaben

• Die Lenzing AG, die über die Lenzing Verschiedene Detailangaben zur europäischen Lyocell GmbH&Co KG die erste europäische Einreichung sind auch in den Projektunterlagen Lyocell-Großanlage mit der Unterstützung der zum Umweltpreis der Österreichischen Industrie europäischen Union errichtet hat, hat die 1998 aufzufinden. Darin war u.a. ein Bedeutung dieser neuen Technologie für den Datenvergleich von Lyocell mit Baumwolle Europäischen Markt sehr früh erkannt. enthalten, wobei in wesentlichen Belangen auf • Die neue Technologie, die sich weltweit in Publikation [1] verwiesen wurde. den Händen von zwei Unternehmen befindet, Für einen detaillierten Vergleich der Verbrauchs- eröffnet wichtige Chancen für zukünftige und Emissionsdaten von Viskose mit Lyocell Produktionsstandorte in Europa. wurden einerseits Angaben aus der Literatur • Hier kann damit die Führungsrolle in der verwendet [2], [3], [4], andererseits publizierbare Herstellung und Verarbeitung Daten aus der Produktionsanlage Heiligenkreuz umweltfreundlicher Zellulosefasern weiter herangezogen. gefestigt und ausgebaut werden. Literatur zum Umweltpreis ist ebenfalls im • Die Technologie wird sich jedoch in der Internet abrufbar. [5] nahen Zukunft zweifelsfrei auch in asiatischen [1] H. Firgo; D. Eichinger; M. Eibl: “Lyocell Ländern etablieren. – eine ökologische Alternative”; • In Europa werden nicht nur die Lenzinger Berichte 75, 1996. Faserhersteller von dieser neuen Entwicklung [2] J. Schmidtbauer und B. Böhringer, profitieren, positive Auswirkungen sind für die Lenzinger Berichte Nr. 75, 1996, 15-22 gesamte textile Kette abzusehen. [3] R. Pleva, Öchem. Z. 1995, 4, 131 – 133. • Bereits jetzt nutzen viele europäische [4] Wolschner et al. Lenz. Ber. 1996, 75,9- Kunden der Lenzing Lyocell Ges.m.b.H. 13. Cellulosic Fibre Industry - Economic (Llaudet in Spanien, Maclodio in Italien, and ecological Aspect of further Feldkirch in Österreich, Kulmbacher in developments. Deutschland, Arco in Portugal, Tiba in [5] http://www.lenzing.at/d/index.html Tschechien, etc.) die Marktvorteile, die sich http://www.eu-environment-awards.org durch die Verarbeitung von Lyocell ergeben. http://www.sage-rsa.org.uk/projects/ jan_lenzing.html 7

NEUES VOM PRODUKTIONSSTANDORT HEILIGENKREUZ

Wolfram Kalt

Lenzing Lyocell Ges.m.b.H. und Co. KG Industriegelände 1, A-7561 Heiligenkreuz, Österreich phone: +43-3325-4100-200; fax: +43-3325-4100-401

Die im Südburgenland errichtete jüngste deutlich aufwärts geht. An den Produktionsstätte der Lenzing AG hat Themenschwerpunkten bewegte Tage hinter sich. In letzter Zeit • Kapazitätsausbau der Produktion mehren sich aber die positiven Anzeichen, • Erweiterung der Typenvielfalt und dass die in den Jahren 1998 und zum Teil • Nominierung zum Europäischen auch 1999 im Zusammenhang mit den Umweltpreis Einführungsschwierigkeiten der neuen wird dies verdeutlicht. Lyocell Faser am Markt erlebte Talsohle für den Standort durchschritten ist und es wieder ______

Der Standort Heiligenkreuz hat in der kurzen drastisch absinken ließ. Auch in Europa und Zeit seines Bestehens bereits eine wechselvolle Amerika war die Krise zu spüren. Der Drang, in Geschichte erlebt. dieser Phase rückläufigen Wachstums neue Nach einer für den Gesamtkonzern Lenzing Produkte einzuführen, war nur in sehr geringem schwierigen Standortdiskussion und der Ausmaß gegeben. letztendlichen Festlegung auf Heiligenkreuz im Südburgenland wurde von Oktober 1995 bis Juli Die neue „Lenzing Lyocell Faser“ benötigte aber 1997 in knapp 20monatiger Bauzeit nahe zur Entwicklungen und auch viele kundenseitige ungarischen Grenze das modernste Faserwerk Bemühungen zur erfolgreichen Einführung. Die der Welt errichtet. für eine breite Anwendung noch schwierige und Ursprünglich noch für zwei Produktionslinien zu diesem Zeitpunkt auch nicht unbedingt billige mit jeweils 10.000 Jahrestonnen (jato) Ausrüstung der Faser schreckte in der Produktion geplant, änderten sich die kommerziellen Umsetzungsphase selbst Zielsetzungen noch während der Umsetzung auf langjährige Lyocell Kunden ab, und es wurde da 12.000 und danach sogar auf 14.000 jato. Vorerst und dort sogar die Frage laut „ob denn die wurde aber nur die Produktionslinie 1 komplett Faserwelt wirklich eine neue Cellulosefaser ausgeführt. Linie 2 wurde in dieser ersten brauche“? Errichtungsphase nur in Teilbereichen realisiert - der Einbau und die Inbetriebsetzung der noch Bis Mitte 1999 halten die Absatzprobleme der fehlenden Anlagen war für Mitte 1999 neuen Faser an und lassen auch über dem vorgesehen. Standort Heiligenkreuz dunkle Wolken aufziehen. Eine massive Unterauslastung der Bereits kurz nach dem punktgenauen Start der Linie 1 und deutlich höhere Anfahrverluste als Produktion am 02. Juli 1997 mussten die geplant erfordern vielerorts sehr starke Nerven, hochangesetzten Erwartungen revidiert werden. und es waren nicht nur das Lyocell Werk und Ausgehend von Asien war im Herbst 1997 eine seine Betreiber, die damit zu kämpfen hatten, massive Verschlechterung der wirtschaftlichen sondern das gesamte wirtschaftliche Umfeld im Rahmenbedingungen eingetreten, die neu errichteten Industriepark. An eine insbesondere in den Kernländern der Lyocell zeitgerechte Umsetzung der Linie 2 war in dieser Einführung und Verarbeitung die Absätze Phase nicht zu denken und dennoch - die 8 definitive Nachricht von der Verschiebung aller Bedarfs und resultiert auch in einem Planvorhaben rund um Linie 2 traf viele, die Kapazitätsausbau der vorhandenen Linie 1 in insgeheim doch noch auf einen Ausbau gehofft Heiligenkreuz. hatten. Die notwendigen Aktivitäten werden noch im Nur den außerordentlichen Bemühungen aller Herbst in Angriff genommen, und bereits im Beteiligten und Partner ist es in dieser Phase zu Frühjahr 2000 sind es nur mehr abschließende verdanken, dass der Bestand und die Arbeiten an Schüsselaggregaten, die in einem Fortführung des Werkes gesichert werden mehrwöchigen Stillstand durchgeführt werden. konnten. Die dabei erzielte Erweiterung der Linie 1 von 12.000 auf 20.000 jato Nominalleistung hat sehr Im besonderen waren es vor allem auch positive Signalwirkung. Nicht nur für die Lyocell Bemühungen der gesamten Lenzing Gruppe zur Faser, die damit trotz aller Bedenken ein Trendumkehr am Markt, sowie enorme kräftiges Lebenszeichen setzt, sondern auch für Anstrengungen am Standort Heiligenkreuz, um das erfolgreiche Lenzinger Verfahren und v.a. • die Technologie- und Produktkompetenz zu für den Standort, der mit dieser Maßnahme festigen, wieder deutlich an Dynamik gewinnt. • Innovationsleistungen zu forcieren und Die inzwischen erfolgte Wiederaufnahme der • eine nachhaltige Kostenoptimierung zu Planungen zum Ausbau der Linie 2 ist ein klares erzielen. Indiz, dass wieder auf eine Zukunft mit Ab Mitte 1999 tragen die gemeinsamen Wachstum gesetzt wird. Natürlich müssen zuvor Anstrengungen langsam Früchte, es sind wieder noch die erarbeiteten Positionen im Markt zunehmend „Good News“ rund um die Lenzing nachhaltig abgesichert und ausgeweitet werden Lyocell zu vernehmen. und auch vor Ort in Heiligenkreuz noch weitere In einem sich erholenden Marktumfeld kommen Potentiale bei Linie 1 gehoben werden. neue Lenzing Konzepte, wie jenes der „Pro Viskose„ gut an, zeitgleich eröffnen neue Die im September 2000 erfolgte Nominierung Fasertypen neue Märkte. So wird eine Lyocell für die „European awards for environment“ der „Nonwovens Type“ herausgebracht, eine im Europäischen Union unterstützt Lenzing Lyocell Haus Lenzing entwickelte „Low fibrillation“ bei diesem Vorhaben und gibt Produktion und Faser erfolgreich auf die Großproduktion Vermarktung gleichermaßen einen wichtigen übertragen, und es werden mit einer Rückhalt. hochqualitativen „Mikro Lyocell Faser“ bemerkenswerte Kundenentwicklungen möglich Als 1998 ausgehend von Heiligenkreuz die gemacht. Projekteinreichung für den Umweltpreis der Österreichischen Industrie erfolgte, hatte noch Aktuelle Standard Typen für Textile niemand an die Möglichkeit gedacht, mit Anwendungen Lenzing Lyocell als Vorzeigeprojekt einmal an Mikro-Lyocell 0,9 dtex / 34 mm / glzd der Spitze der europäischen Industrie zu stehen. Lyocell 1,3 dtex / 38 mm / glzd Dennoch war bereits der 1. Platz in Österreich Lyocell 1,7 dtex / 38 mm / glzd bei dem von der Bundessektion Industrie der Lyocell 2,2 dtex / 50 mm / glzd Wirtschaftskammer ausgeschriebenen Lyocell LF 1,3 dtex / 38 mm / glzd NEU! Umweltpreis von großer Bedeutung. Erstmals wurde der von Lenzing eingeschlagene Weg Standard Type für Non Wovens auch außerhalb des Unternehmens mit Anwendungen Anerkennung gewürdigt. Lyocell 1,7 dtex / 38 mm / matt NEU! In den Einreichunterlagen war dargestellt worden, dass das Lyocell Verfahren Ab Ende 1999 verstärkt sich dieser positive • modernste Produktionsmethodik Trend, es ist auch an den Verkaufszahlen wieder • mit höchsten Umweltstandards eine stabile Aufwärtsentwicklung erkennbar. • sowie attraktiven ökonomischen Potentialen Diese Entwicklung erfordert dann binnen kurzer verbindet, wobei die hergestellten Fasern Zeit sogar Zusatzmaßnahmen zur Abdeckung des hervorragende Eigenschaften besitzen. 9

Auf Basis der weiteren Argumentation, dass Möglichkeit, sich den europäischen Titel zu • die Lyocell Technologie in Ihren Ursprüngen holen. zweifelsfrei aus der europäischen Dass dies dem südburgenländischen Faserindustrie hervorgeht, Faserhersteller als erstem österreichischen • Lenzing diese „Europäische Entwicklung“ Unternehmen dann auch tatsächlich gelingt, war • mit der „ersten kommerziellen Lyocell zum Zeitpunkt des Vortrages in Schlaining Produktion in Europamaßgeblich mitgestaltet natürlich noch nicht bekannt und nur eine vage hat und Hoffnung: Eine Hoffnung, die sich aber erfüllte, • diese Kommerzialisierung nicht nur einen denn am 05. Dezember 2000 erhielten Vertreter Meilenstein für das Unternehmen, sondern des Unternehmens vor großem Publikum die für die gesamte Europäische Textilindustrie höchste europäische Umweltauszeichnung von und ihre weltweiten Partner bedeutet, Frau Umweltkommissarin Margot Wallström wurde das Projekt im Frühjahr 2000 gemeinsam überreicht. mit 7 anderen österreichischen erfolgreichen Projekten der Jahre 1998 und 1999 bei den Nach den schwierigen Tagen des Beginns der „European Awards for the Environment“ kommerziellen Produktion der neuen Lyocell eingereicht. Faser ist diese Preisverleihung eine wichtige und gewissermaßen selbsterklärende Antwort auf die Aus insgesamt 85 nationalen Siegerprojekten Frage nach der Sinnhaftigkeit der Entwicklung. nominierte eine Jury der EU letztendlich 13 Auch wenn viele Kunden von heute in Ihren Unternehmen für die am 5. Dezember 2000 in Kaufentscheidungen die Umweltsorgen von Brüssel stattfindende Endausscheidung um die morgen noch nicht berücksichtigen können, so „Europäischen Umweltoskars“. wurden doch nachhaltige, nicht mehr Die Lenzing Lyocell GmbH und Co KG ist unter umkehrbare Schritte gesetzt. Vielleicht ist das den nominierten Projekten und bekommt in der die eigentliche gute Neuigkeit vom Lyocell größten Kategorie – der des „Technology award Produktionsstandort Heiligenkreuz. for sustainable developments 2000“ – die 13

DAS LYOCELL-VERFAHREN - GEGENWÄRTIGE LEISTUNGSGRENZEN AUS STOFFLICHER UND TECHNOLOGISCHER SICHT

Christoph Michels, Birgit Kosan

Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V., Breitscheidstr. 97, D - 07407 Rudolstadt-Schwarza, Germany

Allgemeines In das ausgehende 20. Jahrhundert fällt die Ent- wicklung des Lyocell-Verfahrens zum Herstellen Die Entwicklung cellulosischer Filamentgarne, cellulosischer Filamentgarne und Stapelfasern, seinerzeit als Kunstseide bezeichnet, fällt in das und mit der Inbetriebnahme der ersten industriel- ausgehende 19. Jahrhundert. Die Vereinigten len Anlagen durch Courtaulds 1992 in Alabama Kunstseidenwerke in Kelsterbach nahmen 1900 und die Lenzing AG 1997 in Heiligenkreuz hat und die Courtaulds in Coventry 1904 die ersten sich dieses neue Verfahren etabliert. industriellen Anlagen zum Herstellen von Kunst- Die Parallelen verleiten zu der Frage, ob dem seiden nach dem Kupfer-Ammoniak bzw. Visko- Lyocell-Verfahren im 21. Jahrhundert eine glei- severfahren in Betrieb. Mit der Inbetriebnahme che oder ähnliche Erfolgsgeschichte wie dem der ersten Stapelfasermaschine 1916 durch die Viskoseverfahren im 20. Jahrhundert beschieden Glanzstoffwerke in Oberbruch kamen die Spinn- sein wird? fasern dazu. Für die Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Das Viskoseverfahren dominierte die Entwick- Verfahrens sind heutzutage wohl die Verkaufs- lung von Chemiefasern, Folien, Membranen usw. fähigkeit des Produktes, d.h., seine Eigenschaf- im gerade beendeten 20. Jahrhundert und leistete ten, Aufmachung und erzielbarer Preis, seine wesentliche Beiträge zur allgemeinen Entwick- Gestehungskosten und die Umweltverträglichkeit lung der modernen Polymerenchemie und - des Verfahrens vorrangig zu nennen. physik.

Parameter Spinnfaser Filamentgarn normal vernetzt Feinheit dtex mikro 0,6 - 1,0 mikro 27 f 30 b-Typ 1,1 - 1,7 40 f 30 - 150 f 90 Reißfestigkeit tr. cN/tex 35 - 45 30 - 40 Variationskoeffizent % < 15 < 3 Reißkraftverhältnis % > 75 > 70 Reißdehnung tr. % 14 - 18 16 - 12 6 - 10 Schlingenreißkraft cN/tex 14 - 25 16 - 9 ------Nassscheuerbest. T 20 - 40 350 - 900 analog Faser Nassmodul cN/tex > 180 ------Knotenreißkraftverh. % ------> 60 Uster (träge) % ------> 60 Kochschrumpf % > 1.5 > 1.5 Abbildung 1. Fasereigenschaften.

Dass der Lyocell-Prozess in hohem Maße die hört auch die großtechnische Beherrschbarkeit heutigen Anforderungen an die Umweltverträg- des immanenten Gefährdungspotentials der A- lichkeit eines Verfahrens erfüllt, ist bekannt und minoxide und der Celluloselösungen. Wesentli- in der Vergangenheit Gegenstand vieler Veröf- che Arbeiten der Akzona bzw. Akzo Nobel und fentlichungen, insbesondere der Lenzing AG [1a, des TITK hierzu stammen aus den 80iger Jahren 1b], gewesen. Zur Ökologie des Verfahrens ge- [2a - 2e]. 14

Die erreichbare Qualität der Spinnfasern und sebasis bildete neben Nadelholz, Hartholz und Filamentgarne hat ein Niveau erreicht, das hin- Eukalyptus auch Baumwoll-Linters und andere sichtlich mechanischer und technologischer Pa- Einjahrespflanzen. Der Aufschluss erfolgte nach rameter alle bisher bekannten cellulosischen verschiedenen Varianten des Sulfit- und Kraft- Fasern übertrifft. Eine zusammenfassende Dar- Sulfatverfahrens, sowie nach Alternativvarian- stellung gibt Abbildung 1 wieder. ten. Wo Licht ist, ist auch Schatten und so muss man Eine Beurteilung der Zellstoffe auf Eignung für hier anmerken, dass die geringe Nassscheuerbe- den Lyocellprozess allein aus seinen Analysen- ständigkeit der Lyocell-Fasern ihr nicht immer daten, wie z.B. der Grenzviskosität, dem α- zum Vorteil gereicht. Cellulose-, Schwermetall- und Aschegehalt, dem Einer Erhöhung der Nassscheuerbeständigkeit Carbonyl- und Carboxylgruppengehalt usw. ist durch Modifizieren von Lösungszustand und / heute und wird auch künftig nicht möglich sein. oder Fadenbildungsprozess sind enge Grenzen Der Grund dafür ist darin zu suchen, dass die gesetzt und erfolgversprechende Wege sind mo- Cellulose im Zellstoff, der Lösung und Faser mentan nicht in Sicht. wohl chemisch weitgehend identisch ist, sich Das Stabilisieren der fibrillären Faserstruktur aber im physikalischen Erscheinungsbild signifi- durch geringfügige Vernetzung mittels bi- bzw. kant unterscheidet. mehrfunktionellen Verbindungen während der Das Lösen und Verspinnen unter Standardbedin- Nachbehandlung ist mit relativ geringen Mitteln gungen ist zwingend notwendig, da einerseits möglich. Dieser Schritt führt bei Einhaltung be- wesentliche Analysendaten wie Partikelgehalt stimmter Randbedingungen, wie z.B. ausrei- und -verteilung, Nullscherviskosität, Relaxati- chend hohe Molmasse und geringe onszeit und Uneinheitlichkeit erst durch Ver- Dehngeschwindigkeit bei der Fadenbildung, zur messen der Lösung und andererseits wesentliche erforderlichen Nassscheuerbeständigkeit bei nur Spinnparameter wie z.B. maximale Feinheit und gering-fügiger Veränderung der anderen Faser- Abzugsgeschwindigkeit sowie die Faser- bzw. parameter, wie Abbildung 1 zu entnehmen ist. Filamentgarneigenschaften erst durch Prüfung Das heißt, durch Vernetzen ist das Problem heute der Spinnproben zugänglich sind. lösbar, die Vernetzung bleibt aber ein Weg 2. Das Lösen und Verspinnen unter Standardbedin- Wahl, da sie zusätzliche Kosten für das Vernet- gungen ist eine notwendige aber keine hinrei- zungsmittel und die Energie zum Vernetzen chende Analyse zum Beurteilen der verursacht. Leistungsfähigkeit einer Zellstoffprovenienz, da Damit dürfte das Wesentliche zur Umweltver- die optimalen Löse- und Spinnbedingungen zwi- träglichkeit des Verfahrens und zur erreichbaren schen den Zellstoffen erheblich variieren können. Faser- bzw. Filamentqualität gesagt sein, und es Aus den zahlreichen experimentellen Ergebnis- bleibt der 3. Faktor, die Gestehungskosten zu sen können wir ableiten, dass der überwiegende beleuchten. Dabei möchte ich nicht auf die Kos- Teil der untersuchten Zellstoffe für das Erspin- ten für Hilfs-stoffe, Energie und Personal einge- nen von Fasern und Filamentgarnen unter klein- hen, sondern mich vielmehr auf den Rohstoff technischen Bedingungen grundsätzlich geeignet und die leistungsbestimmenden Faktoren der ist. Beim Übergang in den Pilot- bzw. großtech- Anlagen beim Lösen und Spinnen konzentrieren. nischen Maßstab kann diese Palette aber durch Dieser Faktor erscheint mir besonders wichtig, mögliche technische Grenzen der Anlagen eine da eine Erhöhung der Kapazität natürlich ohne mehr oder weniger große Einschränkung erfah- Abstriche an der Qualität erfolgen sollte. ren.

Zellstoff Lösungsqualität und Lösungszustand

Im Rahmen der langjährigen Untersuchungen Das Quellen und Lösen der Cellulose in wässri- des TITK sind weit über 100 Zellstoffe von gem NMMO und die Beschreibung des Lösungs- weltweit mehr als 20 Zellstoffproduzenten allein zustandes ist eine wichtige Aufgabe. Unter dem oder in Mischung auf ihren möglichen Einsatz Blickwinkel des Lyocell-Verfahrens versteht im Lyocell-Verfahren getestet worden. Cellulo- man unter der Celluloselösung eine verformbare 15

Masse aus 10 - 14 % Cellulose und 90 - 86 % dass sowohl eine irreversible Umwandlung von NMMO-Hydrat. Dabei sollte man sich fragen, Cellulose I in Cellulose II als auch Platzwech- liegt hier wirklich eine Lösung vor? Zur Beant- selvorgänge beim Verformen möglich sind. Eine wortung dieser Frage haben wir zunächst die freie Beweglichkeit der Polymerketten sollte Grenzviskosität des Systems Cellulose / NMMO- man jedoch ausschließen. Monohydrat im Bereich 75 bis 95°C mit einem Zur möglichst umfassenden Beurteilung der Rotationsviskosimeter vom Typ Rheostress 100 Spinnmasse, hat sich eine Unterscheidung in mit Doppelspalt-Zylindermesseinrichtung unter- Lösungsqualität und Lösungszustand als zweck- sucht. Die Grenzviskosität des untersuchten Zell- mäßig erwiesen. Die Lösungsqualität korreliert stoffs mit einer Cuen- bzw. Cuoxamviskosität mit der „Spinnsicherheit“ und beschreibt den bei 23°C von 400 bzw. 290 [ml/g] liegt mit 340 mikroskopischen und submikroskopischen Be- [ml/g] bei 75°C im gleichen Bereich, d.h. bei reich. Der Lösungszustand dagegen erfasst den freier Quellung und vollständiger Solvatation molekularen Bereich und hat einen größeren Ein- kommen auf 1 mol Cellulose 480 mol Lösungs- fluss auf die Ausspinngrenzen hinsichtlich Fein- mittel NMMO-Hydrat. Die Huggins-Konstante heit und Geschwindigkeit sowie auf die ergab sich zu 0,38, was für die Güte des Lö- mechanischen Eigenschaften der Lyocellfasern. sungsmittels NMMO-Hydrat spricht. Betrachtet Eine hohe Spinnsicherheit steht in unmittelbarem man dagegen die technischen Lösungen mit 10 - Zusammenhang mit dem maximalen Durchmes- 14 % Cellulose, was einem Molverhältnis von 1 : ser möglicher Inhomogenitäten in der Spinnlö- 11 bis 1 : 7 entspricht, so kann man weniger von sung und der auszuspinnenden Feinheit wie in einer Lösung, als vielmehr von einem mehr oder Abbildung 2 dargestellt. Für eine Feinheit der weniger stark gequollenem Gel, einem struktu- Spinnfasern bzw. Filamente von beispielweise riertem „Verhakungsnetzwerk“ oder eben von 1,3 dtex sollte die Spinnlösung keine Partikel einer verformbaren Masse sprechen. größer als 15 µm enthalten. Da die mikroskopi- Offensichtlich erhöht sich mit zunehmender Sol- sche Nachweisgrenze bei ca. 20 µm liegt, darf vatation beim Lösen unter gleichzeitiger Spren- im sogenannten „Mikrobild“ praktisch nichts zu gung der Wasserstoffbrückenbindungen die sehen sein. Beweglichkeit der Celluloseketten dergestalt,

16 [µm]

Max. Partikeldurchmesser 8 0.5 1 1.5 2 2.5 Feinheit [dtex] Abbildung 2. Maximaler Partikeldurchmesser - Faserfeinheit.

Die Analyse des submikroskopischen Bereiches gehalte zwischen 4,8 und 39 ppm und die Maxi- durch Laserbeugung [ 3a, 3b ] gestattet Aussagen ma der Verteilungen bei 45, 27, 15 und 6 µm. sowohl zum Gehalt als auch zur Verteilung der Während der Partikelgehalt vorrangig vom Zell- Partikel, wie in Abb. 3 dargestellt. Hierbei han- stoff und seiner Vorbehandlung ab-hängt, ist die delt es sich um Lösungen aus 4 Zellstoffen unter- Partikelverteilung durch das Aktivieren und die schiedlicher Provenienz, die in 3 verschiedenen möglichen Lösebedingungen, wie z.B. Scherfeld Löseaggregaten hergestellt wurden. Unter der des Reaktors, Lösetemperatur und -zeit determi- Annahme, dass die Dichte der Lösung und der niert. Inhomogenitäten gleich ist, liegen die Partikel- 16

Zum Beschreiben der Lösungsqualität durch nur X F =10⋅ m (1) eine Zahl, haben wir aus den Daten der Partikel- P lg N analyse einen Filterwert definiert und diesen mit 10 der Spinnsicherheit korreliert. Der Filterwert der in Abb. 3 dargestellten Lösun- gen lag zwischen 22 und 177 und die Erfahrung Es hat sich gezeigt, dass die halblogarithmische Darstellung der aus Gehalt und Verteilung be- lehrt, dass Lösungen mit FP < 50 sehr gute, mit F < 100 gute und F > 100 unzureichende rechneten Partikelanzahl N über dem Partikel- P p durchmesser X in guter Näherung durch eine Spinnsicherheiten zur Folge haben. Neben der Spinnsicherheit schlechthin, ist ein Filterwert < Gerade ersetzt werden kann, siehe Abbildung 4. 50 auch eine notwendige Voraussetzung zum Der Filterwert ist dann definiert als Quotient aus Ausspinnen großer Feinheiten sowie zum Spin- dem maximalem Partikeldurchmesser X und m nen mit hohen Abzugsgeschwindigkeiten, insbe- dem Logarithmus der Partikelanzahl N in der 10 sondere bei Filamentgarnen. Größenklasse 10 µm.

400

300 P990711 4,8 ppm Fp = 22 VK00036 13,8 ppm Fp = 54 VK00044 6,2 ppm Fp = 72 RN00006 39,1ppm Fp = 177 200 Dichteverteilung 100

0 1 10 100 1000 Partikeldurchmesser [µm] Abbildung 3. Partikelverteilung - Spinnlösung.

Zum Beschreiben des Lösungszustandes der η U = 0 − 1 (3) viskoelastischen Spinnmasse im molekularen η η # Bereich, haben sich relativ leicht zugängliche η rheologische Daten wie die Nullscherviskosität Der Index soll darauf hinweisen, dass die Un- einheitlichkeit aus rheologischen Daten resul- η , der Speicher- G’ und Verlustmodul G’’ und 0 tiert. Messungen an Lösungen unterschiedlicher daraus abgeleitete Größen als zweckmäßig erwiesen. Die Messmethodik und erste Ergebnisse Celluloseprovenienz ergaben für waren Gegenstand von Veröffentlichungen [4, 5] Baumwoll-Linters-Zellstoffe Uη = 2,5 - 4,2 und eines Vortrages [5a]. In Ergänzung zu diesen Holzzellstoffe Uη = 4,9 - 8,0 Publikationen einige Ausführungen. Cellulosemischungen Uη = 6,8 - 9,5 Bekanntlich ist die Nullscher- bzw. komplexe Verfolgt man, wie in Abb. 5 dargestellt die Null- Nullviskosität η* eine Funktion von Molmasse, scherviskosität und Uneinheitlichkeit ab dem Konzentration und Temperatur. Der Viskositäts- Zeitpunkt, wo die Suspension Cellulose / anteil η# am Kreuzungspunkt der dynamisch NMMO-Hydrat in ein Gel übergeht, so kann man aufgenommenen Deformationsfunktion von die zunehmende Solvatation unter gleichzeitiger Speicher- G’ und Verlustmodul G’’ d.h. für Abnahme der Vernetzung über Wasserstoffbrü- G' G ' ' cken beobachten. Bei vollständiger Solvatation η # = = (2) erreicht die Nullscherviskosität ein Minimum ω # ω # und die Uneinheitlichkeit einen konstanten Wert, ist zusätzlich durch die Breite der Molmassever- d.h. die der chemischen Uneinheitlichkeit über- teilung charakterisiert. Der Quotient aus Null- lagerte durch Vernetzung über Wasserstoffbrü- scherviskosität und Viskosität am „cross over“ cken entfällt. sollte dann der molekularen Uneinheitlichkeit entsprechen. 17

4 RN00006 Fp = 177 lg Partikelanzahl N VK00036 Fp = 54

3 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Partikeldurchmesser X[µm]

Abbildung 4. Filterwert Spinnlösung.

18500 Pas 16 17,3

5456 Pas 8 8,5 3216 Pas 2795 Pas Uneinheitlichkeit 6,1 5,2 4

0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Lösezeit [min]

Abbildung 5. Uneinheitlichkeit Spinnlösung.

1750 VK000042 DPL 403 1,9 s U 8,0 1500

1250 VK00014k DPL 480 4,6 s U 4,9 VK000433 DPL 527 5,9 s U 6,0 1000 LK990276 DPL 1528 12,3 s U 3,7 750

rel. Anteil H* 500

250

0 0.01 0.1 1 10 100 Relaxationszeit [s] Abbildung 6. Relaxationszeitspektren. 18

Die Relaxationszeit bzw. das Relaxations- gen zur Scher- und Dehnrheologie von Lösungen zeitspektrum folgt durch Berechnung aus der aus Cellulose und NMMO-Hydrat. [7] Deformationsfunktion und ist der Molmasse Es scheint der Realität wesentlich näher zu bzw. der Molmasseverteilung proportional. Ab- kommen, wenn man die Fadenbildung als einen bildung 6 enthält die Relaxationszeitspektren Prozess der reinen Dehnverformung beschreibt. einiger Lösungen im Cuoxam DP Bereich von Die Dehnverformung erfolgt in zwei Stufen, 403 bis 1528. Die Uneinheitlichkeit schwankt nämlich unter dem Einfluss des Druckes ∆Pim zwischen 3,7 für die Lösung aus einem Baum- Düsenkanal woll-Linters und 8,0 für einen Holzzellstoff und ∆P = η ⋅ε (5) die Relaxationszeiten am Häufigkeitsmaximum D D ε zwischen 1,9 und 12,3 s für die gleichen Lösun- mit der Dehngeschwindigkeit D gen. Beide Parameter finden unmittelbaren Nie- æ ö2 ç DE ÷ − derschlag in den wählbaren Spinnbedingungen v lnç ÷ 1 ε = e e è DA ø und in den mechanischen Parametern der Spinn- D l (6) fasern bzw. Filamentgarne, da sie die Kinetik der und anschließend unter dem Einfluss der Dehn- Fadenbildung wesentlich beeinflussen. Eine zu- spannung σ im Luftspalt. nehmende Uneinheitlichkeit, insbesondere wenn D σ = η ⋅ε sie auf niedermolekulare Anteile mit geringen D D a (7) Relaxationszeiten zurückzuführen ist, führt zu mit der Dehngeschwindigkeit ε schlechteren Faserwerten. Offensichtlich sind die a æ ö ç va ÷ kurzkettigen Molekülfraktionen kein durch v ln ç ÷−1 Verschlaufungen am Verhakungsnetzwerk betei- ε = s ⋅ è vs ø a e (8) ligter Bestandteil. Auf diesen Sachverhalt haben a Schrempf u. Mitarb. [6] bereits 1995 hingewie- Die Dehnviskosität ηD ist eine Funktion der sen. Die Relaxationszeit bestimmt maßgeblich Molmasse, Molmasseverteilung, Cellulosekon- die Länge des Luftspaltes und die exponentielle zentration, Temperatur und der Dehngeschwin- Abhängigkeit der Relaxationszeit λ von der digkeit selbst. Die Dehngeschwindigkeit des Temperatur erklärt den signifikanten Einfluss der Gesamtprozesses folgt dann als Wurzel aus dem Spinntemperatur auf die Spinnsicherheit und Produkt der Einzelprozesse zu æ ö æ ö Fasereigenschaften. ç DE ÷ ç va ÷ lnç ÷−1 lnç ÷−1 v B ⋅ è DA ø ⋅ è s ø −5 T10 va e e T ε = ε ⋅ε =19,1⋅10 λ = kλ ⋅e (4) D,a D a ρ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ L cCell. DE DA l a Durch Zumischen hochmolekularer Anteile kann (9) man die Relaxationszeiten der Lösungen erhö- hen. und ist abhängig von der Feinheit T10,derAb- zugsgeschwindigkeit va, der Dichte ρL,derKon- zentration cCell. der Celluloselösung, dem Fadenbildungsprozess Eintritts- DE und Austrittsdurchmesser DA des Düsekanals, der Spritzgeschwindigkeit vs,der Die Fadenbildung erfolgt beim Lyocellprozess Spinnkapillarenlänge l, und dem Luftspalt a. durch Verformen der Lösung im Düsenkanal und Die Dehngeschwindigkeit bestimmt die Kinetik Spalt, Fällen des orientierten Cellulosenetzwer- der Fadenbildung und ist von signifikantem Ein- kes, Austausch des NMMO durch Wasser und fluss auf die „Güte der Orientierung“ und die Trocknen der Fasern unter gleichzeitiger Kristal- Fasereigenschaften. lisation. Bisher wurde das Verformen der viskoe- Die Schlingenreißkraft über der Dehngeschwin- lastischen Celluloselösung im Düsenkanal unter digkeit, wie in Abbildung 7 dargestellt, macht dem Einfluss der Scherung und im Spalt unter diese Abhängigkeit deutlich. Die Abbildung dem der Dehnung beschrieben. Diese Betrach- zeigt Ergebnisse von 23 Spinnversuchen mit 3 tungsweise entspricht nicht der Realität, da schon Lösungen einer Zellstoffprovenienz im Cuoxam bei geringer Deformation der elastische Anteil DP - Bereich von 508 -527. Die Nullschervisko- dominiert. Collier und Mitarbeiter kamen 1998 sität lag zwischen 4300 und 5000 Pas (85°C), die zu einer ähnlichen Auffassung bei Untersuchun- Spinngeschwindigkeit zwischen 30 und 500 19 m/min, die Feinheit zwischen 0,7 und 1,9 dtex, schen 0,007 und 0,015 cm und der Luftspalt zwi- der Austrittsdurchmesser des Düsenkanals zwischen 1,0 und 12,0 cm.

VK00042/43/44

20 kraft [cN/tex] ß

15 Schlingenrei

10 0 20 40 60 80 100 120 140 Dehngeschwindigkeit [1/s] Abb. 7. Schlingenreißkraft - Dehngeschwindigkeit.

14 dehnung [%] ß

Rei 12

10 0 20406080100120140160 Dehngeschwindigkeit [1/sek.] Abbildung 8. Reißdehnung - Dehngeschwindigkeit.

50 festigkeit tr. [cN/tex] ß 45 Rei

40 234567891011 SV (D,a) Abbildung 9. Reißfestigkeit - Gesamtspinnverzug. 20

In Abbildung 8 ist die Abhängigkeit der Reiß- „isotropen“ Faser ist bei gegebener Konzentrati- dehnung über der Dehngeschwindigkeit fürdie on eine Funktion der Molmasse und Molmasse- gleichen Versuche dargestellt. Die Abbildungen verteilung, respektive der Uneinheitlichkeit. unterstreichen den Einfluss der Kinetik der Fa- Für eine Vielzahl von Spinnversuchen bestand denbildung auf die Ausbildung wesentlicher Fa- eine überraschend gute Übereinstimmung zwi- sereigenschaften, insbesondere in den amorphen schen den maximal erreichbaren Werten der Bereichen. Reißfestigkeit σl und den experimentell ermittel- Wir haben Grund zu der Annahme, dass die ten Daten der vollständig solvatisierten Spinnlö- Spinnmasse - durch das Lösungsmittel bedingt - sung (d.h. Cuoxam DP, Uneinheitlichkeit Uη, als ein Netzwerk mit immanenter Struktur vor- Cellulosekonzentration und Dichte) sowie den liegt, und dieses beim Dehnen im Spinndüsenka- den Gesamtspinnverzug ergebenen nal und Luftspalt durch Platzwechselvorgänge Spinnparametern nach der Beziehung: orientiert wird. ⋅ Cuoxam 4 Cuoxam 3 DPLösung /2 DPLösung /2 ρ ⋅c σ =σ +∆σ = + ⋅93,4⋅D L Cell. Die erreichbare Orientierung folgt unter der Be- l isotrop orientiert æ ö æ ö E 2 2 T10 ç2− ÷ ç2− ÷ trachtungsweise der reinen Dehnverformung aus ç ÷ ç 2 ÷ è Uη ø è Uη ø zwei Teilen, nämlich dem Spinnverzug SVD im Düsenkanal (13) 2 æ D ö = ç E ÷ Von der experimentell zugänglichen Fadenspan- SVD ç ÷ (10) è D A ø nung am Fällbadausgang, die maximal 5 - 7 und dem Spinnverzug SVa im Spalt cN/tex erreicht, entfällt nur ein Teil auf die ei- 2 gentliche Deformation, während ein mehr oder æ D ö v = ç A ÷ = a minder großer Anteil auf die Kompensation der SVa ç ÷ (11) è DK ø v S elastisch gespeicherten Energie im Düsenkanal und die Reibungskomponenten Faden/ Fällbad Die Gesamtdeformation SVD,a resultiert dann aus der Wurzel des Produktes der Teilverzüge: und Faden/Leitorgane entfällt. Letzterer Anteil führt in der Regel zu einer Qualitätsminderung SV = SV ⋅ SV bzw. nach Umformung: D,a D a und kann beim Spinnen von Filamentgarnen bei ρ ⋅c Geschwindigkeiten oberhalb 300 m/min zum = ⋅ = ⋅ L Cell. SVD,a SVD SVa 93,4 DE bestimmenden Faktor werden.(12) T 10 Aber auch beim relativ langsamen Faserspinnen und ist damit formal nur abhängig vom Düsen- kommt dem Fällbadweg eine große Bedeutung kanaleintrittsdurchmesser DE, der Dichte der zu, da das Verhältnis von Düsenkanalaustritts- Spinnlösung ρL, der Cellulosekonzentration cCell. durchmesser und Länge der Verzugs- und Fäll- und der Feinheit T10. badstrecke die maximale Kapillardichte und Aus Versuchen ist aber hinreichend bekannt, damit die Spinnstellenleistung begrenzt. Die dass die maximale Cellulosekonzen-tration und Leistung der Spinnstellen bei gleichzeitiger Qua- die erreichbare Feinheit von der Molmasse, der litätserhöhung kann man durch Einsatz eines Molmasseverteilung und dem Lösungszustand speziellen Spinnkastens verbessern, mit dessen abhängen. Hilfe man vom Einfach- zum Mehrfachabzug pro In Abbildung 9 ist die Reißfestigkeit trocken als Spinnstelle übergeht und so bei optimaler Länge Maß der Orientierung über dem gesamten Spinn- von Verzugs- und Fällbadstrecke und bei Ab- verzug für das Verspinnen einer Lösung mit zugsgeschwindigkeiten von 75 m/min Faserqua- 11.8% eines BWL-Zellstoffes mit einem Cuo- litäten wie in Abbildung 1 dargestellt, erhält [8]. xam-DP von 610 und einer Uneinheitlichkeit von Nach dem Fällen liegt ein in 2 Richtungen ge- Uη = 3,4 dargestellt. In guter Näherung findet ordnetes Cellulosenetzwerk vor, das mit der man eine lineare Abhängigkeit zwischen dem smektischen Phase flüssig-kristalliner Stoffe ver- orientierungsbedingten Anteil der Reißfestigkeit gleichbar erscheint und dessen Kristallisation und dem Gesamtspinnverzug. Die Steigung der durch den hohen Hydratisierungsgrad verhindert Geraden ist durch die Molmasse und Molmasse- wird. verteilung determiniert. Die Größe des Ordina- Beim Trocknen des zweidimensional orientierten tenabschnitts, d.h. die Reißfestigkeit der Netzwerkes wächst die Ordnung in der 3. Di- 21 mension und bei Wassergehalten von ca. 60 % reich kaum Wünsche offen. Das Problem der erfolgt spontane Kristallisation unter irreversib- unzureichenden Nassscheuerbeständigkeit ler Abnahme des Wasserrückhaltevermögens von kann über den Weg der Vernetzung hinrei- ca. 120-150 auf ca. 60-75 %. Der Wasserauf- chend gelöst werden. nahme analog verhält sich die Farbstoffaufnah- • Die Spinnstellenleistung dürfte mit 90 m/min me,d.h.dieFarbstoffaufnahmeder Abzugsgeschwindigkeit bei Fasern und 500 spinnfeuchten Faser ist immer größer als die der m/min bei Filamentgarnen ihre gegenwärtige kristallisierten und wieder befeuchteten Faser. Grenze erreicht haben. Färbungen mit Direktfarbstoffen ähnlicher Struk- • Neben einer ganz natürlichen Weiterentwick- tur, aber verschiedener Größe machen deutlich, lung des gesamten Verfahrens, besteht Hand- dass die spinnfeuchte Faser erheblich mehr große lungsbedarf bei der Entwicklung technischer Farbstoffmoleküle aufnehmen kann und demzu- Fasern, der Vereinfachung der Lösungsher- folge ihre Struktur lockerer sein sollte [9]. stellung sowie der Verbesserung der Ener- Für den Auftrag von Vernetzungsmitteln zum giebilanz. Erhöhen der Nassscheuerstabilität ist daraus ab- zuleiten, dass die spinnfeuchte Faser besser geeignet ist, da man eine statistische Verteilung der Literatur Vernetzermoleküle erwarten darf und das Ver- netzen eine integrale Stufe des Gesamtverfahrens [1a] Firgo H.; Eibl M.; Kalt W.; Meister G. darstellt. Lenzinger Berichte 74 (1994) 81 - 89. [1b] Firgo H.; Eibl M.; Eichinger D. Lenzinger Berichte 75 (1996) 47 - 50. Zusammenfassung [2a] Brandner A. ; Zengel H.G. DE 3 034 685 13.09.1980. Nach einer Zeitspanne von rund 30 Jahren For- [2b] Michels Ch.; Mertel H. schung und 10 Jahren Pilot- und Produktionsan- DD 229 708 13.12.1984. lagenbetrieb hat das Lyocell-Verfahren einen [2c] Taeger E.; Franz H.; Mertel H. Stand erreicht, der hinsichtlich QualitätundLeis- Formeln, Faserstoffe, Fertigware 4 (1984) tung seine Vorgänger erreicht bzw. übertrifft. 14 - 22. Der Entwicklungsstand ist durch folgende Punk- [2d] Taeger E. u.a. Cell. Chem. Technol. 20 te gekennzeichnet: (1986) 3 289 -301. • Als nahezu geschlossener und vorwiegend [2e] Buijtenhuijs F.A. u.a. Das Papier 40 physikalischer Prozess können die ökologi- (1986) 10 615 - 619. schen Anforderungen an das Lyocell- [3a] Michels Ch. ; Meister F. Verfahren als erfüllt bzw. als erfüllbar ange- Das Papier 51 (1997) 4 161 - 165. sehen werden. [3b] Kosan B. ; Michels Ch. Chemical Fibers • Das Lösungsmittel NMMO-Hydrat und die International 49 (1999) 3 50 - 54. Celluloselösung mit ihrem immanenten Ge- [4] Michels Ch. Das Papier 52 (1998) 3 - 8. fährdungspotential sind großtechnisch be- [5] Schausberger A. ; Möslinger R. herrschbar. Das Papier 53 (1999) 715 - 721. • Die Rohstoffbasis ist langfristig gesichert. Es [5a] Michels Ch. 3. Internationales Symposium gibt mehrere Produzenten, die qualitativ „Alternative Cellulose - Herstellen, Ver- hochwertige und für das Lyocell-Verfahren formen, Eigenschaften“, 1998, Rudolstadt. geeignete Zellstoffe anbieten. [6] Schrempf Ch.; Schild G.; RüfH. • Technische Ausrüstungen zur Durchführung Das Papier 49 (1995) 748 - 757. des Verfahren werden in zunehmendem Ma- [7] Collier J.R. ; Romanoschi O. ; Petrovan S. ße durch den Maschinen- und Anlagenbau J. Appl. Polym. Sci. 69 (1998) 2357 - angeboten. 2367. • Bei Kenntnis des erforderlichen „know how“ [8] Michels Ch. ; Kosan B. DE 199 54 152. fürdasLösen, Verformen und Nachbehan- [9] Nechwatal A. Interner Bericht TITK deln, lässt die Qualität der Spinnfasern und 6/2000. Filamentgarne zumindest für den textilen Be- 22

MÖGLICHKEITEN ZUR ERHÖHUNG DES ELASTIZITÄTSMODULS VON LYOCELLFASERN DURCH DIE KOMBINATION VON VERNETZUNGS- UND VERSTRECKUNGSPROZESSEN

Axel Nechwatal, Thomas Reußmann, Klaus-Peter Mieck, Monika Nicolai

Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V., Breitscheidstr. 97, D - 07407 Rudolstadt-Schwarza, Germany

Grundsätzlich lassen sich Lyocellfasern auch Vernetzungen an der Faser führen zu einer in Verbundwerkstoffen einsetzen. Vorteilhaft Faserversprödung, aber nicht zu einer signifi- sind die hohen Festigkeiten der Lyocellfasern kanten Modulerhöhung. Erst über Reckpro- und die Tatsache, daß sie sich bei gleichmäßi- zesse oder die Kombination von ger Qualität als Festigkeitsträger in beliebiger Verstreckungs- und Vernetzungsvorgängen textiler Aufmachung dem konkreten Einsatz- lassen sich deutliche Steigerungen des Elastizi- fall anpassen lassen. Als Problem steht jedoch tätsmoduls erzielen. der im Vergleich zu etablierten Verstärkungs- Der Artikel behandelt die Versuchsreihen so- fasern relativ niedrige Elastizitätsmodul und wie erste Ergebnisse zum Nachweis der erziel- die hohe Bruchdehnung. ten Veränderungen an der Faser im Verbund. ______

Einleitung posite-Herstellung ist bei Naturfasern weiterhin von Nachteil, daß sie nur mit begrenzter Faser- Die Suche nach Werkstoffen mit extremen Fes- länge zur Verfügung stehen und daher bekannte tigkeiten und Steifheiten bei geringster Masse Technologien in der Kunststoff-Technik nicht führte zur Entwicklung von Verbundwerkstoffen. angewandt werden können (Abbildung 1). Eine zunehmende Rolle spielt die Verstärkung von Kunststoffen mit cellulosischen Naturfasern. Vorteile der Naturfasern gegenüber Glasfasern So sind maßgebliche Automobilfirmen dazu ü- nachwachsende Rohstoffe bergegangen, bei einem Teil ihrer Verbundwerk- Öko-Image stoffe Glas durch cellulosische Naturfasern zu geringere Dichte arbeitshygienisch unproblematischer ersetzen [1,2]. geringe Abrasivität Die Ursachen für diese Entwicklung sind zum keine Schlackenbildung in Müllverbrennungsanlagen einen die Nachteile der Glasfasern - neben den niedriger Preis bekannten arbeitsphysiologischen Problemen so- Probleme mit Naturfasern je nach Bedingungen bei Anbau, Ernte und Aufschluß: wie Schwierigkeiten beim Recyclen weisen sie die schwankende Reinheit, Preise und Qualität 3 relativ große Dichte von etwa 2,6 g/cm auf. Zum nur begrenzte Faserlänge verfügbar: einige Technologien der Composite-Produktion anderen stellen sich cellulosische Fasern gerade in sind nur über die (teure) Garnherstellung möglich der heutigen Zeit, in der die Sensibilität für öko- logische Zusammenhänge immer mehr wächst, Abbildung 1. Cellulosische Naturfasern in vom Image her günstiger dar. Fasern wie Flachs, Composites. Jute oder Ramie verleihen den Verbundwerkstof- fen ein spezifisches (auf die Dichte bezogenes) Als Alternative bietet sich mit dem Lyocell eine Eigenschaftsprofil, das dem der glasfaserverstärk- neue Klasse cellulosischer Regenerat-Fasern an. ten Composites nahekommt. Lyocell wird auf Basis eines nachwachsenden Allerdings werfen diese Fasern genau die Proble- Rohstoffes hergestellt und weist hervorragende me auf, die allen Naturprodukten mehr oder we- Eigenschaften auf. Beim textilphysikalischen Ni- niger eigen sind. Je nach Anbaugebiet und veau fallen besonders die im Vergleich zu Visko- Erntebedingungen schwanken deren Preise, Rein- se und Modal relativ hohen Festigkeits- und heit und Fasereigenschaften. Bezüglich der Com- 23

Modulwerte der Faser auf, verursacht durch län- sem Grund kam ein weniger aufwendiges gere und höher orientierte kristalline Bereiche. Verfahren zur Anwendung: In Vorversuchen Soll Lyocell in den großen Markt der Verbund- wurde zunächst eine Kraft-Dehnungs-Kurve auf- werkstoffe eindringen, so müssen die für Compo- genommen. Der steilste Abschnitt im Anfangsbe- sites relevanten Parameter dem Niveau der Glas- reich dieser Kurve diente zur Festlegung der oder Cellulose-Naturfasern nahekommen. Bezüg- Grenzen von F1 =5NbisF2 =10NfürdieBe- lich Reißfestigkeit steht Lyocell den Naturfasern rechnung eines Sekantenmoduls, der hier als Elas- wie z.B. Flachs kaum nach. Elastizitätsmodul und tizitätsmodul verstanden werden soll (Abbildung Reißdehnung, für die Herstellung von steifen 3). Verbunden von großer Bedeutung, sind jedoch Die Ungenauigkeiten, die im Gegensatz zu den vom Werteniveau der Naturfasern weit entfernt oben angedeuteten exakten Methoden prinzipiell (Abbildung 2). auftreten können, sind systematischer Natur, da immer von ein und demselben Filamentgarn aus-

1000 Grünflachs gegangen wurde. Die absolute Höhe der gefun-

800 )

2 Nessel denen Meßwerte kann von denen nach anderen Lyocell-Filamentgarn Zugkraft- 600 Röstflachs Methoden und an der Einzelfaser ermittelten Dehnungs- Lyocell-Faser 400 Werten abweichen. Die Vergleichbarkeit ver-

Diagramm Zugkraft (N/mm 200 schiedener einzelner Versuchsvarianten ist jedoch

0 024681012 gegeben. Dehnung (%)

Elastizitätsmodul = Anstieg am Anfang Faser: Lyocell Röstflachs Glas Zug-Spannung der Spannungs-Dehnungs-Kurve Dichte (gcm-3) 1,50 1,48 2,60 im steilsten Bereich Bereich Feinheit (tex) 0,17 2,7 0,79 Reißfestigkeit (MPa) 600 680 1500 Reißdehnung (%) 14 1,2 2,0 Elastizitätsmodul (GPa) 10 56 74 dichtebez. Modul (GPa/gcm-3) 7 38 28 Messung/Berechnung:

F2 -F1 Abbildung 2. Elastizitätsmodul verschiedener F2 Elastizitätsmodul = ε - ε Fasern. 2 1 F1 ε ε Elastizitätsmodul. Die Eigenschaften eines Com- 1 2 Zug-Dehnung posites werden maßgeblich vom Verhalten der Abbildung 3. Messung des Fasermoduls. Verstärkungsfasern bestimmt. Ist die Adhäsion zwischen Faser und Matrix ausreichend, so sind Untersuchungen zur Steigerung des Elastizi- Festigkeit und Steifheit der textilen Einlage aus- tätsmoduls durch Vernetzung. Hochveredlungs- schlaggebend für den gesamten Werkstoff. prozesse zielen auf eine verbesserte Zur Bestimmung dieser Parameter wird üblicher- Formbeständigkeit von cellulosischen Textilien. weise der Zugversuch an Einzelfasern durchge- Diese Maßhaltigkeit wird der Immobilisierung führt. Das Ergebnis des Zugversuchs ist die von Fasersegmenten zugeschrieben. Bei mechani- Beziehung zwischen Zugkraft und Längenände- scher Belastung (z.B. beim Knittern) können die rung, i.a. bis zum Bruch der Probe. Fasersegmente weniger voneinander abgleiten, Für den Elastizitätsmodul ist der elastische das hochveredelte Kleidungsstück behält seine HOOKche Bereich der Kraft-Dehnungs-Kurve ursprüngliche Form. Parallel dazu ändern sich interessant. Bei Chemiefasern liegt jedoch bereits wichtige Faserparameter, wie z.B. Zugfestigkeit, bei sehr kleinen Dehnungen keine lineare Abhän- Dehnung oder Schlingenfestigkeit. gigkeit mehr vor. Deshalb wird häufig auch die Die Immobilisierung strukturtragender Faserele- erste Ableitung der Spannungs-Dehnungs-Kurve mente läßt sich auf a) kovalente und/oder nicht- zur Definition des Elastizitätsmoduls verwendet. kovalente Verknüpfungen zwischen Hochvered- Im Rahmen der hier vorgestellten Arbeiten sollten lungsagenz und Cellulose-Ketten sowie innerhalb kurzer Zeit große Probemengen (vor- b) eine generelle Hydrophobierung - die Zugäng- rangig Filamentgarn) bewältigt werden. Aus die- lichkeit der amorphen Bereiche für Wassermole- 24 küle und damit die Quellbarkeit sinkt wegen der Die Vielzahl der durchgeführten Versuchsreihen eingelagerten Vernetzermoleküle - zurückführen. mit dem Ziel eines höheren Elastizitätsmoduls Sowohl Vernetzungserscheinungen als auch eine läßt sich hier nur im Überblick darstellen. Alle verringerte Quellfähigkeit bewirken also die ver- Arbeiten wurden mit Lyocell-Filamentgarn, auf- besserte Formstabilität der Faser [3,4]. gewickelt auf Behandlungsrahmen, durchgeführt Der Immobilisierungs-Effekt von Hochvered- Die Prüfung erfolgte an den abgeschnittenen lungsagenzien ist nicht nur am verbesserten Knit- Strängen. terverhalten, sondern auch am Einfluß auf die Wie zu erwarten war, nehmen bei Vernetzungen Naßfibrillierung nachweisbar. Darüber wurde an mit Hochveredlungsagenzien Zugfestigkeit und dieser Stelle schon mehrfach berichtet. Über Tro- Dehnung immer ab. Über die Auswahl der Sub- ckenvernetzungsprozesse läßt sich die Naßscheu- stanzen und der Applikations-Technologie kann eranzahl im Grunde beliebig erhöhen. Genau wie man dies jedoch in gewissen Grenzen steuern. bei der Hochveredlung ist damit immer eine Er- Trotz vielfältiger Variation der technologischen höhung der Fasersprödigkeit verbunden – je mehr Parameter (Konzentrationen an Vernetzer und die kristallinen Bereiche verknüpft sind, desto Katalysator, Dauer und Temperatur bei der Kon- weniger können sie bei Belastung voneinander densation) konnten jedoch nur in wenigen Fällen abgleiten, desto stärker fallen Zugfestigkeit, Deh- signifikante Steigerungen des Elastizitätsmoduls nung oder Schlingenfestigkeit der Faser ab und beobachtet werden. Versucht man, die Vielzahl desto schlechter wird das Trockenscheuerverhal- der Ergebnisse zusammenfassen, so lassen sich ten von Flächengebilden [5-8]. zwei Trends unterscheiden: Bei hoher Vernet- Ausgehend von diesen Erkenntnissen bezüglich zung verschlechtern sich Zugfestigkeiten und Hochveredlung und Naßscheuerung sollte sich Dehnungen drastisch, der Elastizitätsmodul ver- die Lyocell-Faser über Vernetzungsprozesse ver- ändert sich nicht oder sinkt ebenfalls. Bei steifen lassen. Deshalb wurde untersucht, ob der- moderatem Vernetzungszustand nehmen artige aus der Textilindustrie bekannte und damit Festigkeiten und Dehnungen weniger ab, der sofort überführbare Technologien zu einer ausrei- Elastizitätsmodul steigt tendenziell an [4]. chenden Erhöhung des Elastizitätsmoduls von Angesichts der Zugkraft-Dehnungs-Kurve des Lyocell-Fasern führen. Filamentgarns (Bild 4) ist diese Beobachtung Den meisten Verfahren der Hochveredlung liegt verständlich – eine Vernetzung ist offensichtlich die Trockenvernetzung zugrunde. Es kommen nicht notwendigerweise mit einem erhöhten Elas- verschiedene Vernetzersysteme zur Anwendung. tizitätsmodul verbunden. Es kann sogar ein Mo- Eigenvernetzende Produkte bilden durch Poly- dul-Abfall auftreten; die Zugkraft-Dehnungs- kondensation höhermolekulare Harze, welche Kurve wird auf Grund der strukturellen Faserver- hauptsächlich über Wasserstoffbrücken an die änderungen „abgeschnitten“. Faser gebunden sind. Die wichtigste Gruppe der Damit ergibt sich nun ein Widerspruch. Die (in Hochveredlungsvernetzer stellen jedoch cyclische der Literatur nachgewiesene) Vernetzung von Harnstoffderivate des Typs Dimethylol- Fibrillen führt zwar zur Versprödung, erkennbar dihydroxy-ethylenharnstoff (DMDHEH) dar. unter anderem am Abfall von Dehnung und Zug- Solche bifunktionellen Produkte bilden kein Harz, festigkeit - ein messbarer Anstieg des Elastizi- sondern werden vorzugsweise an die Hydro- tätsmoduls bzw. eine meßbare Versteifung in xylgruppen der Cellulose unter Bildung von Faserrichtung ist damit aber nicht notwendiger- Querbrücken gebunden (Reaktandvernetzer). Seit weise verbunden. Nur bei sehr wenigen ausge- einigen Jahren sind auch formaldehydfreie Ver- wählten Systemen und den dazu abgestimmten netzer im Angebot, z.B. Polycarbonsäuren. Kondensationsbedingungen läßt sich eine tenden- Man hat nun verschiedene Möglichkeiten, die zielle Zunahme des gemessenen Moduls beobach- interfibrilläre Verbrückung zu beeinflussen. So ten. gibt es klare Abhängigkeiten zwischen der Ver- So ist (zumindest für Lyocell) festzuhalten, daß netzerkonzentration und den Faserparametern. die Hochveredlung vermutlich viel weniger auf Auch die Art und die Menge des zugesetzten „mikromechanischen“ Effekten der Vernetzer- sauren Katalysators sowie die Kondensationsbe- Brücken, sondern mehr auf der Hydrophobierung dingungen wirken sich deutlich aus. durch diese Brücken beruht. Liegt überhaupt eine 25

„mechanische“ Vernetzung vor, dann handelt es Matrix: Epoxidharz Fasergehalt: 50% sich wahrscheinlich um eine weitgehend isotrope Ausrüstungsvariante Höchst-Zugspannung Dehnung Modul Verknüpfung von Fibrillen. Flotte Kondensation (MPa) (%) (GPa) unbehandeltes Garn ohne 216,5 4,3 15,2 Wasser (Blindbeh.) ohne 217,1 4,2 15,4 50 Parameter: Flotte x g/l Fixapret CPN 80 g/l Knittex FA 10 min 150°C 40 30 % Magnesiumchlorid (bzgl. Fixapret) ) +12g/lMgCl2 209,8 2,7 16,6 x Kondens ation 5 min 190°C e +24g/lMgCl 220,2 2,9 17,3 /t 2 N30 c 40 g/l Lyofix MCS ( ft +12g/lMgCl2 7 min 150°C 196,8 2,5 16,9 ra k20 g unbehandelte Faser u 160 g/l Butantetracarbonsäure Z 20 g/l Fixapret CPN 10 +8g/lNaH2PO2 10 min 150°C 161,0 1,4 17,3 80 g/l Fixapret CPN 20 min 150°C 152,2 1,0 18,4 0 +16g/lNaH2PO2 10 min 150°C 156,3 1,0 18,5 024681012 Dehnung (% ) Vernetzer: Produkte der Ciba Spezialitätenchemie Pfersee Effekt der Hochveredlung Abbildung 5. Vernetztes Lyocell-Filament- wird der Immobilisierung von Faser-Fibrillen zugeschrieben Immobilisierung beruht vermutlich entweder garn im Composite. weniger auf der lateralen Verknüpfung von Faser-Fibrillen sondern mehr auf einer isotropen Verknüpfung oder eher vorrangig auf der Hydrophobierung Abbildung 4. Kraft-Dehnungs-Kurven vor Verstreckungsprozesse an gequollenen Lyocell- und nach (spannungsfreier) Vernetzung. Filamentgarnen. Aus der Praxis der Chemiefa- serproduktion ist die Bedeutung von Reckprozes- Vernetzungsprozesse, bei denen der eigentliche sen bekannt, zu Lyocell-Fasern liegen dazu Reaktionsschritt in der gequollenen Cellulosefaser jedoch kaum Erkenntnisse vor. abläuft, führen nur zu einem verbesserten Zur experimentellen Umsetzung der Versuche Naßknitterverhalten und auch nicht zu einem er- wurden zunächst spezielle Spannrahmen gebaut, höhten Elastizitätsmodul. auf denen man die Filamentgarne ausrüsten, defi- Interessante Steigerungen des Elastizitätsmoduls niert verstrecken und trocknen kann. So ließ sich ließen sich nur durch die Ausrüstung mit Polycar- die Wirkung von Verstreckungsprozessen syste- bonsäuren erzielen. Hier wurden Werte in der matisch untersuchen. Größenordnung von 22–24 GPa erreicht. Dies ist Wie beispielhaft in Abbildung 6 ersichtlich, zeigen gegenüber dem Ausgangsniveau (15-17 GPa) sich hierbei positive Ergebnisse. Verstreckt man eine deutliche Zunahme, reicht aber für den tech- gequollene Lyocell-Filamentgarne, so steigt bei nischen Einsatz bei weitem noch nicht aus. weitgehend konstanter Zugfestigkeit der Elastizi- Daß sich solche Modifizierungen im Eigen- tätsmodul an, die Dehnung fällt ab. Diese Verän- schaftsbild des Composites widerspiegeln, ist derungen sind vom Reckgrad und dem beispielhaft in Abbildung 5 dargestellt. Die Ver- Quellungszustand abhängig. In der Nähe des änderungen der Faser werden also auf den Ver- Bruchdehnungs-Bereiches fallen die betrachteten bund übertragen. Parameter wieder ab.

Wirkung von Quellungsprozessen. Strukturelle Kombination von Reck- und Vernetzungspro- Veränderungen durch Quellungsprozesse sind zessen. Wie in Abbildung 6 gezeigt, erhöht sich vielfach belegt. Die wiederholte Quellung mit beim Verstrecken offensichtlich die Orientierung Wasser und anschließende Trocknung soll zu der geordneten fibrillären Faserelemente, der E- einem Zuwachs an Kristallinität führen. Auch lastizitätsmodul nimmt zu. Vernetzt man nun, so Quellung mit Alkalilösungen beeinflußt den Fa- sollte die (gestreckte) momentane Struktur par- seraufbau. Am Lyocell-Filamentgarn kann man tiell fixiert werden. Tatsächlich kann der höher bei solchen Versuchen jedoch keine Effekte be- orientierte Zustand durch die Vernetzer „einge- züglich des Elastizitätsmoduls beobachten. froren“ werden. Ursache für den Zuwachs des Eine nachfolgende Ausrüstung mit Reaktantver- Fasermoduls ist damit nicht eine Vernetzung, netzer, die auf Grund der strukturellen Verände- sondern vor allem die höhere Ausrichtung von rungen bei der Alkalibehandlung möglicherweise Faserfibrillen. Vernetzungsvorgänge dürften den intensivere Vernetzungsvorgänge hervorrufen im Augenblick der Reaktion aktuellen Faserzu- könnte, brachte ebenfalls keine Erfolge. stand nur stabilisieren. 26

Einfluß des Quellungszustandes 60 ) N und der Verstreckung ( 50 it e k g 40 ti s 30 fe Verstreckung des gequollenen Filamentgarns auf die Reißfestigkeit iß e20 R 0% 3% 6% 8% 10 40 0 0 200 400 600 30 Konzentration NaOH (g/l) soul(GPa) tsmodull ä 20 Verstreckung des gequollenen Filamentgarns Elastizit 10 0% 3% 6% 8% auf den Elastizitätsmodul

0 0 200 400 600 Konzentration NaOH (g/l) Abbildung 6. Verstrecken von gequollenem Lyocell-Filamentgarn.

60 Einfluß der Verstreckung (6 %) ) N ( 50 und des Vernetzungszustandes it e k g 40 ti s 30 Konzentration Katalysator fe iß M agnes iumchlorid (g/l) e20 auf die Reißfestigkeit R 10 0 0,5 1,0 2,0 35 0 30 0 50 100 150

) 25 Konzentration V ernetzer (g /l) a P (G20 l u d15 Konzentration Katalysator o M M a g nes iumchlorid (g /l) 10 auf den Elastizitätsmodul 0 0,5 1,0 2,0 Elastizitätsmodul 5

0 0 50 100 150 Konzentration V ernetzer (g/l) Abbildung 7. Vernetzen/Verstrecken von Lyocell-Filamentgarn.

Für Lyocell-Filamentgarn zeigt Abbildung 7 sol- Reißdehnung fällt ab. Diese Veränderungen che Versuchsreihen. Die gemessenen Parameter fallen um so höher aus, je stärker gequollen steigen mit wachsender Verstreckung zunächst die Cellulose vorliegt (z.B. mit wachsender an, fallen dann – vermutlich auf Grund beginnen- Alkalikonzentration) und je höher gereckt der Faserschädigung – wieder ab. Dieser Trend wird. Kommt man beim Recken in die Nähe gilt für alle bisher untersuchten Vernetzer- des Bruchdehnungs-Bereiches, so fallen die Systeme. genannten Parameter jedoch wieder ab. 2. Der interessanteste Effekt ist beim Vernet- Zusammengefaßtläßt sich folgendes festhalten: zen unter Spannung zu beobachten. Wie be- 1. Verstreckt man gequollene Lyocell- reits erwähnt, verschlechtern Filamentgarne, so steigen die Parameter Vernetzungsvorgänge die meisten der unter- Reißfestigkeit und Elastizitätsmodul an, die suchten Fasereigenschaften. Reckt man je- 27

doch das Garn beim Vernetzen, so fallen Einfluß. Die relativ besten Ergebnisse ließen sich Reißfestigkeit und Reißdehnung wesentlich mit höheren Konzentrationen von Polycarbonsäu- weniger ab, beim Elastizitätsmodul sind ren erzielen. Steigerungen zu erkennen. Die Veränderungen von Zugfestigkeit, Dehnung Damit stellt die Kombination von Reck- und Ver- und Elastizitätsmodul zeigen sich qualitativ im netzungsvorgängen die bisher beste Möglichkeit Composite. dar, den Elastizitätsmodul zu steigern. Mit Verstreckungsvorgängen kann man den Elas- Derzeit laufen in unserem Haus Arbeiten zur tizitätsmodul deutlich steigern. Der höchste Zu- Steigerung des Elastizitätsmoduls über Modifika- wachs ist jedoch beim Vernetzen unter Spannung tionen im Prozeß der Faserherstellung. Die Un- zu beobachten. tersuchungen umfassen alle relevanten Parameter Es ergeben sich nun eine Reihe neuer interessan- des Spinnprozesses [9]. Ohne auf Einzelheiten ter Fragestellungen bzw. Ansätze, die Gegenstand der laufenden Aktivitäten einzugehen, soll mit der derzeitiger Aktivitäten sind: Tabelle in Abbildung 8 ein Eindruck über die • Grenzen der Verstreckbarkeit von Lyocell in durch Manipulationen im Spinnprozeß derzeit Abhängigkeit vom Quellungszustand, erreichten Werte gegeben werden. • Test weiterer Vernetzersysteme beim gleichzeitigen Verstrecken/Vernetzen, derzeit laufende Untersuchungen: Variationen im Spinnprozeß • Dynamische Beständigkeit derart behandelter Lyocell-Filamentgarne, beispielhafte Versuchsreihe: • (Faser-Prüfungen) Vergleichs- Versuchs-Variante Eigenschaften von Composites auf Basis die- probe 1 2 3 4 ser Fasern.

Titer (tex) 0,11 0,11 0,11 0,10 0,11

Reißfestigkeit (cN) 5,31 5,77 5,82 5,93 6,10 (cN/tex) 45,8 49,7 55,7 56,5 56,0 Literatur Bruchdehnung (%) 12,9 9,5 9,0 10,0 8,3

Schlingenreißkraft (cN/tex) 12,0 10,7 10,7 13,2 8,8 [1] T. Fölster, Textilveredlung 30, 2-8 (1995). [2]K.P.Mieck,T.Reußmann, Kunststoffe 85, Elastizitätsmodul (cN/tex) 827 1264 1410 1378 1424 827 1264 1410 1378 1424 366-370 (1995). Abbildung 8. Reckprozesse bei der Lyocell- [3] K. Bredereck, H. Dolmetsch, Melliand Textil- Herstellung. ber. 48, 699-707 (1967). [4] A. Nechwatal, K.P. Mieck, T. Reußmann, M. Nicolai, Melliand Textilber. 81, 185-189 (2000). Zusammenfassung und Ausblick [5] J. Lenz, J. Schurz, E. Wrentschur, Acta Po- lymerica 43, 307-312 (1992). Lyocell wird für technische Anwendungen, insbe- [6] J. Lenz, J. Schurz, E. Wrentschur, Colloid & sondere für Verbundwerkstoffe, zunehmend inte- Polymer Science 271, 460-468 (1993). ressant. Als Problem steht jedoch der relativ [7] K. Bredereck, M. Gruber, A. Otterbach, F. niedrige Elastizitätsmodul und die hohe Reißdeh- Schulz, Textilveredlung 31, 194-200 (1996). nung. Deshalb wurde im Rahmen der hier kurz [8]K.P.Mieck,M.Nicolai,A.Nechwatal,Che- vorgestellten Arbeiten versucht, über mical Fibres Int. 45, 44-46 (1995). kommerzielle Produkte und Verfahren der [9] M. Eilers, K. Berghof, E. Taeger, persönliche Hochveredlung Möglichkeiten fürdieSteigerung Mitteilung. des Elastizitätsmoduls aufzuzeigen. Insgesamt ergab sich folgendes Bild: Alle geteste- ten Reaktant- und Eigenvernetzer verringern die Zugfestigkeit und die Dehnung der Filamentgar- ne. Man kann zwar die Applikationsbedingungen so wählen, daß sich die Dehnung deutlich stärker als die Festigkeit verringert und somit eine gewisse Faserversteifung erzielen. Auf den Elastizi- tätsmodul hat das aber nur in wenigen Fällen 28

THE SORPTION BEHAVIOUR OF CELLULOSE FIBRES

Tatjana Kreze,1 Karin Stana-Kleinschek,1 Volker Ribitsch 2

1 University of Maribor, Institute of Textile Chemistry, Laboratory for Characterisation and Processing of Polymers 2 University of Graz, Institute of Chemistry, Rheology & Colloid Science

Abstract ton. The adsorption properties of all kinds of fibres were investigated by water adsorption Cellulose fibres are the most important mate- (vapour adsorption, water retention, swelling rials in textile finishing. Reactivity and ad- of fibres). Due to the fact that the interaction sorption properties of the fibres are critical properties are strongly influenced by the elec- for the success of the treatment. Of major in- tric charges on the surface, the streaming po- terest are the properties of fibres swollen in tential was measured and from this values the polar liquids. Under this circumstances the zetapotential was calculated as a function of less ordered regions determine the fibre prop- the pH. erties and therefore the void size and accessi- Our results, obtained by different independ- ble amorphous regions are supposed to be ent methods, demonstrate clearly, that the responsible for the reactivity. adsorption properties of fibre forming poly- This work correlates the fine structure, sur- mers are determined by the amorphous re- face properties with the adsorption behaviour gions, the size and organisation of voids and of the new lyocell fibres [[1]]. The fine struc- the interaction properties of the surface. The ture was investigated by conventional meth- influence of the crystalline regions, their size ods [[2],[3]] and compared with those of and orientation on the adsorption character is viscose, modal and differently pre-treated cot- less important. ______

Deutsche Zusammenfassung tionsverhalten wurden mittels Wasserdampf- adsorption, Wasserrückhaltevermögen und Quel- Cellulosefasern sind jene textilen Fasern die am lung in wässrigen Medium bestimmt. Da die häufigsten hochveredelt werden. Die Reaktivität Wechselwirkungen zwischen den Fasern und den und das Adsorptionsverhalten der Fasern ist für Prozesschemikalien auch wesentlich von den diese Bearbeitung von größte Bedeutung. Von Ladungseigenschaften der Oberfläche (elektroki- besonderem Interesse ist das Verhalten der ge- netische Eigenschaften, Oberflächenpotential) quollenen Fasern in polaren Medien, wo in erste der Fasern abhängt, wurden diese mittels Strö- Linie die Eigenschaften der ungeordneten Berei- mungspotentialmessung bestimmt und daraus das che eine wichtige Rolle spielen. Es wird ange- Zetapotential als Funktion des pH – Wertes be- nommen, dass in diesem Zustand die Reaktivität rechnet. der Faser überwiegend auf ihre Porengröße und Unsere Resultate, die mit unabhängigen Metho- die zugänglichen amorphen Bereiche zurückzu- den gewonnen wurden, zeigen, dass das Adsorp- führen ist . tionsverhalten faserformiger Polymerer in erster In der vorliegenden Arbeit wird eine Korrelation Linie von den amorphen Bereichen, der Zusam- zwischen der Feinstruktur, den Oberflächenei- mensetzung und Organisation der Hohlräume genschaften und dem Adsorptionsvermögen der und den Wechselwirkungs-eigenschaften der neuen Lyocellfasern hergestellt [[1]]. Die Fein- Faseroberfläche bestimmt wird. Der Einfluss der struktur der Lyocellfaser wurde mit klassischen kristallinen Bereiche, deren Größe und Orientie- Methoden untersucht [[2],[3]] und mit jener von rungsgrad auf das Adsorptionsverhalten ist ge- Viskose, Modal und unterschiedlich vorbehan- ringer. delter Baumwollfasern verglichen. Das Adsorp- 28 29

Introduction degree of polymerisation DP and the supermo- lecular structure (crystallinity index CrI, crystal- Conventional regenerated cellulose fibres are lite dimension Λ*, molecular orientation f∆n,void produced generally by the indirect viscose proc- structure Vp,Sp, d) of the regenerated cellulose ess (viscose fibres), while high-tenacity modal fibres were investigated [[2],[3]]. Differences in fibres are produced using a modification of the molecular and supramolecular structure of natu- basic procedure. The fibre production processes ral and different types of regenerated cellulose are based on the derivatisation of cellulose using fibres cause different adsorption and electroki- carbon disulfide [[4],[5]]. New lyocell fibres are netical properties of fibres. In addition the struc- produced by a more environmentally friendly tural parameters (amorphous regions and void procedure, by regenerating cellulose into fibre system) which significantly influence the adsorp- form out of a solution of cellulose in N- tion properties of fibres (moisture adsorption, methylmorpholine-N-oxide, without the forma- water retention, swelling of fibres in aqueous tion of derivatives [[6],[7],[8],[9],[10]]. The medium) were determined. The accessibility of natural, as well as the conventional and new re- free adsorption places in the amorphous part of generated cellulose fibres, consist more or less of cellulose fibres was investigated by the determi- a chemically clean cellulose. The natural fibres nation of electrokinetic properties, which were are always cleaned in order to remove the non- analysed by zeta potential (ζ) measurements. cellulose compounds (as pectinic products, wax, proteins…). Different production processes of conventional viscose, modal, and new lyocell Experimental fibres cause differences in the structure and properties of the fibres in spite of having the Materials. Three types of the regenerated cellulose same chemical composition. fibres (viscose, modal, lyocell) and one of the natural Cellulose fibres, natural as well as regenerated, cellulose fibres (100% cotton fabric; purified and have a crystalline/amorphous microfibrillar NaOH mercerised), produced by Lenzing AG Aus- structure. Elementary fibrils consist of a succes- tria, were investigated. In previous research work the sion of crystallites and intermediate less-ordered analysis of structural parameters (molecular mass, amorphous regions. Lateral tie molecules con- degree of polymerisation, crystallinity index, orientation factor, void structure) and mechanical properties nect laterally adjacent amorphous regions of investigated regenerated cellulose fibres was per- [[11],[12]]. The differences between natural and formed [[2],[3]]. In Table 1 and Table 2 the specifica- particular types of regenerated cellulose fibres tions and some of the most important 7fibre structure are, above all, in the size of crystallites and characteristics of investigated cellulose fibres were amorphous regions, amorphous and crystalline presented. orientation, size and shape of the voids and the The following surface and structure modification number of interfibrillar lateral tie molecules. In processes for the cotton cellulose fibres were applied: order to characterise cellulose accessibility, in- a) - Purifying treatment (the cellulose structure re- teraction with water is often employed, which is mains unchanged - cellulose I); symbolized as – able to destroy weaker hydrogen bonds but can- Cotton 2%NaOH not penetrate into the regions of high order - Boiling - Removal of non-cellulose compounds - interfibrillar swelling: (20 g/l NaOH; pH = 11.5; [[13],[14]]). The adsorption properties of fibres t = 90 min; T = 95°C). can be obtained also on the basis of various b) - Treatment causing a structural modifications methods for determining the dye, iodine, surfac- (the cellulose structure is changed to cellulose tant adsorption [[13],[15]]. Currently some addi- II); symbolized as – Cotton 24%NaOH tional methods especially sensitive to surface - Mercerisation - interfibrillar and intrafibrillar properties (determination of the electrokinetic swelling: (24% NaOH, pH = 13, t = 60s, T = properties of fibres) were applied in order to 15°C) characterize the reactivity of the fibre surfaces After each treatment the fibres were washed with [[16],[17]]. distilled water until a conductivity of less than 3 Analyses of the structure characteristics of new ms/m was reached. The processed material was air- lyocell fibres and comparison with conventional dried. viscose and modal fibres were performed. The 29 30

Table 1. Specifications and structure characteristics of regenerated cellulose fibres [1]], [2].

Fibre type Viscose Modal Lyocell Symbol CV CMD CLY

Linear density Tt [dtex] DIN 53 812 1.88 ±0.15 1.78 ±0.23 1.82 ±0.30 Fibre length l [mm] DIN 53 808 39.9 ±0.51 40.1 ±0.33 39.4 ±0.44 Fibre diameter d [µm] DIN 53 811 14.3 ±1.39 14.2 ±1.10 12.8 ±1.00 Density ρ [g/cm3] DIN 53 479 1.5045 1.5141 1.5205 Degree of polymerisation DP DIN 54 270 235 ±5.13 507 ±3.61 642 ±4.58 Molecular mass M DIN 54 270 38005 ±881 82097 ±538 104021 ±730 Crystallinity index CrI * 0.25 0.37 0.44

Orientation factor f ∆n ** 0.58 ±0.07 0.69 ±0.08 0.71 ±0.04 3 Void volume Vp [cm /g] *** 0.68 0.49 0.62 * Determined by X-ray wide angle diffraction (2θ = 5° - 45°) ** From birefringence measurements of the fibres *** Determined by size exclusion chromatography [[18],[19],[20],[21]]

Table 2: The specifications of investigated fibre diameter measurements were carried out natural cellulose fibres. with the Axiotech 25 HD microscope using the image analysis system and supporting Kontron Fibre type Cotton KS 300 software. Symbol Co Degree of polymerisation DPη 4700±34.3 Electrokinetic properties of fibres were analysed Metal content [ppm/0.5 g fibres] by zeta potential ζ measurements, which were Mg 249 determined by streaming potential measurements Fe 39.4 as a function of the pH. It has been shown that Mn 1.26 the streaming potential measurement is the most Zn 20.2 appropriate electrokinetic technique for studying electrokinetic properties i.e. the zeta potential (ζ) Methods. Moisture sorption of fibres was deter- of fibres systems [[16],[17]]. The ζ was calcu- mined according to standard DIN 54 351. Cellu- lated from the streaming potential (Us) data us- lose fibres were exposed to standard atmosphere ing the Smoluchowski equation. The channel′s 20 ±2°C, 65% ±2% RH for 24 hours (DIN 53 geometry was taken into account according to 802). Moisture sorption was calculated as a mass Fairbrother and Mastin [[22]]. This measure- % of absolute dry material (T = 105°C, t = 4 ments were always performed in a fibre cell us- hours). ing 0.001 n KCl as electrolyte solution. The pH Water retention power of cellulose fibres was of the electrolyte solution was always varied in determined according to standard DIN 53 814. an identical way. It was first adjusted to pH 10 This method is based on a determination of the using 0.1 n NaOH and then decreased gradually quantity of water, which the fibres can absorb with 0.1 n HCl. The here mentioned zeta poten- and retain under strictly controlled conditions. tial values were always those obtained at the This property is expressed as a ratio between the constant part of the zeta potential - pH function mass of water retained in the fibre after soaking in the alkaline region at pH = 9. Applied equip- (2 hours) and centrifuging (20 min), and the ment: Electrokinetic Analyzer EKA, A. Paar KG. mass of absolute dry sample (T = 105°C, t = 4 hours). Swelling of the cellulose fibres in the aqueous medium was determined on the basis of fibre diameter measurements. Applied equipment: 31

Results and discussion Water Vapour Sorption (at 65% R.H. and T 20°C) From previous research work [[2]] it is clear that 18,0 the crystal structure of the new environmentally 16,0 friendly fibers differs from conventional (viscose 14,0 or modal) fibers. The structure analyses of inves- 12,0 [%] tigated regenerated cellulose fibers (Table 1) 10,0 show the following: the molecular mass, degree 8,0 of polymerization, density, orientation factor, 6,0 crystallinity index decreases from lyocell to mo- 4,0 dal fibers. The most significant decrease of these Cotton Cotton Viscose Lyocell Modal parameters is evident in the case of viscose fi- 2%NaOH 24%NaOH bers. The same trend is not observed in the case Figure 2: Water vapour adsorption of differ- of the void structure. The analyses of voids using ent cellulose fibres. the size exclusion chromatography show that voids diameter d, volume V and specific inner p Water Retention Value surface of voids S is the biggest in viscose fi- p 105,0 bers. Lyocell fibers follow, they are very similar to viscose fibers regarding the structure of the 90,0 voids. The void volume is the smallest of the 75,0 most stretched modal fibers (Table 1). 60,0 [%] All three types of investigated fibers differ re- 45,0 garding their crystalline area (A), amorphous 30,0 area (B) and also in the void structure (C) (Fig- 15,0 ure 1). The amorphous regions of lyocell fibers 0,0 are smaller in comparison with modal and vis- Cotton Cotton Viscose Lyocell Modal cose fibers. Nevertheless the void parameters, 2%NaOH 24%NaOH above all, the void volume, is similar to that of Figure 3: Water retention power adsorption viscose fibers. This differences in molecular and of different cellulose fibres. fine structure cause different sorption properties. It becomes evident that the most significant influence on the adsorption properties of fibers Swelling in aqueous medium have the accessible regions (Figure 1) - the part 45,0 of less ordered amorphous regions and void sys- 40,0 tem. 35,0 30,0

25,0 [%] A C 20,0 15,0

10,0 B 5,0

0,0 a) b) c) Viscose Lyocell Modal Figure 1. Accessible regions (A – crystallites, Figure 4: Swelling of regenerated cellulose B – amorphous region, C - void) in fiber struc- fibres in aqueous medium. ture of different regenerated cellulose fibers; a) viscose fibers, b) modal fibers, c) lyocell fibers [1]. In the Figure 2, 3 and 4 the results of water sorption measurements: water vapour adsorption, water retention power and swelling of fibres in aqueous medium are presented. Water vapour adsorption shows that the differences between the investigated fibres are insignificant (modal

31 32

14.1%, lyocell 14.6%, viscose 15.1%). Viscose Differences are also observed regarding the zeta fibres show the highest water retention value, potential - pH functions (Figure 5), between the lyocell fibres follow. Water retention value of very hydrophilic regenerated and more crystal- modal fibres is 15% lower then that of lyocell line cotton materials. The hydrophobic character fibres and 32% lower then that of viscose fibres. of cotton in comparison to the hydrophilic char- As shown by the data in Figure 4, the increase in acter of regenerated fibres, is responsible for fibre width after swelling in water is also de- their highest negative surface charge. The high- creases from viscose fibres (36.3%) to lyocell est negative zeta potential in the alkaline region, fibres (22.0%) and is considerably smaller in the has boiled cotton fibres (ζplateau of Cotton case of modal fibres (17.4%). The lowest value 2%NaOH = app. – 16 mV). The primary wall of of water adsorption have the natural cellulose cotton (location of non-cellulose compounds) at fibres (cotton), whose hydrophilic character in- the fibre surfaces is destroyed using NaOH creases from cotton NaOH cleaned to cotton cleaning, causing higher accessibility of the sur- mercerised. face groups (COOH). If cotton fibres are mercer- When considering water sorption, the new lyo- ised a decrease of ζplateau is observed, because of cell fibres are similar to the less dense, low crys- changed cellulose structure. The transformation talline and least oriented viscose fibres. Water of cellulose fine structure from cell I to cell II vapour adsorption, water retention, swelling in causes enlargement of the amorphous part of the water places lyocell fibres between the viscose fibre, which leads to the higher reactivity of the and modal fibres. Contrary to expectations the cellulose. The ζplateau values of structured cotton sorption phenomena in the aqueous medium are fibres become similar to those of the regenerated not in agreement with the basic structural data ones (ζplateau of Cotton 24%NaOH = app –10 i.e. degree of crystallinity and orientation factor mV). The degree of swelling is increased by de- (Table 1). In the case of cellulose fibres the creased crystallinity (the crystallinity of Cotton structure of voids (especially their diameter and 24%NaOH is reduced from 90% to 77%; accord- volume, and less inner surface) the fraction and ing to iodine adsorption values ([23]). This is an orientation of amorphous areas are more impor- explanation for the reduction of the ζplateau . tant than other structural characteristics. The The ζ value of modal is app. –9.5 mV, the ζ ordered regions (crystalline) do not contribute plateau plateau of viscose is the smallest (app. –5 mV), significantly to the process of water adsorption. probably due to the distinct reactive groups (OH In spite of the highest degree of crystallinity and and COOH) accessibility, which is determined orientation, lyocell fibers have excellent sorption by different structure of regenerated fibres ([1], properties, similar to those of viscose fibers due [2]). to their void system and amorphous region.

Cotton 2% NaOH Cotton 24% NaOH Conclusion Viscose Lyocell Modal

0 The results of the vapour adsorption, water reten-

-2 tion power and swelling of different cellulose

-4 fibres show clear differences between the hydro-

-6 philic (viscos, lyocell) and the hydrophobic fi-

[mV] -8 bres (cotton, cotton-mercerised) which are in ζ ζ ζ ζ -10 excellent correlation with the – pH function of -12 cellulose fibres. -14 The results of fibre reactivity and adsorption -16 characteristics obtained by conventional meth- 246810 pH ods, correlate with the electrokinetic character of materials – the natural fibres are less reactive as Figure 5. Zeta potential ζ as a function of the the regenerated one, so the ζ of cotton is the pH (conc. of electrolyte solution (KCl) = 0,001 max highest. The hydrophilicity of cotton is improved mol/l). by mercerisation (changed primary structure- formation of cell II structure), but not as high as 32 33 in the case of viscose and lyocell fibres. The sur- [11] J.Schurz, Lenzinger Berichte 74, (1994), face potential is in the good correlation with fibre 37-40. behaviour in polar liquids (in the swollen state) – [12] J.Schurz, J.Lenz, Macromol. Symp. 83, the higher the potential the smaller the hydro- (1994), 273-289. philic character of the material. [13] D. Klemm, personal communication. [14] M.Peter, H.K.Rouette, Grundlgen der Tex- tilveredlung, 13. Auflage, Deutscher Fach- References verlag, Frankfurt, (1989). [15] M.Lewin, S.B.Sello, Chemical Processing [1] T.Kreze, Dissertation, University of Mari- of Fibers and Fabrics, Part A Fundamentals bor, (1999). and preparation, Marcel Deckker, Inc., [2] T. Kreze, S. Strnad, K. Stana-Kleinschek, New York and Basel, (1983). V. Ribitsch, Materials Research Innovati- [16] K.Stana-Kleinschek, S.Strnad, V.Ribitsch, ons, 4 (2001) 2/3, 107-114. Polymer Enginnering & Science 39, No.8 [3] T.Kreze, S.Malej, Textile Research Jour- (1999) 1412-1424. nal, in press. [17] K.Stana-Kleinschek, S.Strnad, V.Ribitsch, [4] G.Cook, Handbook of textile Fibres, Man- Colloids and Surfaces A 140, (1998), 127- Made Fibres, 5th ed., Merrow, Durham, 138. (1984), 47-64. [18] K.Bredereck, M.Gruber, A.Otterbach, [5] R.W.Moncrieff, Man-Made Fibres, Sixth F.Schulz, Textilveredlung 31, Nr.9/10, Edition, Butterworths Scientific, London (1996), 194-200. (1975). [19] K.Bredereck, F.Schulz, A.Otterbach, Mel- [6] W.Albrecht, M.Reintjes, B.Wulfhorst, liand Textilberichte 10, (1997), 703-711. Chem. Fibres International 47, (1997), [20] K.Bredereck, W.Meister, A.Blüher, Melli- 289-304. and Textilberichte 12, (1993), 1271-1276. [7] W.Berger, Chemiefasern / Textilindustrie [21] K.Bredereck, A.Blüher, A.Hoffmann-Frey, 44/96, (1994), 747-750. Das Papier 44, Heft 12 (1990), 648-656. [8] H.Brüger, Chemiefasern / Textilindustrie, [22] F.Fairbrother, H.Mastin, J. Chem. Soc. 44/96, (1994), 701. (1924) 75, 2318. [9] D.J.Cole, Lenzinger Berichte 75, (1996), [23] K.Stana-Kleinschek, T.Kreze, V.Ribitsch, 45-48. S.Strnad, Mac. Materials and Engineering, [10] R.Krüger, Lenzinger Berichte 74, (1994), in press. 49-52.

33 34

OPPORTUNITIES FOR MEMBRANE APPLICATIONS OF CELLULOSE FILMS IN OSMOSIS PROCESSES

Alan Smith

UCB Sidac Limited, Wigton, Cumbria, CA7 9BG, United Kingdom phone: +44-16973-42281

UCB have developed a water purification The Osmotic Bag is currently made from device known as an Osmotic Bag for use in cellulose film produced by the viscose process. humanitarian applications, amongst others. Research into new films manufactured from The Osmotic Bag is made from cellulose film the "Lyocell" (NMMO) process offer manufactured from the viscose process and opportunities to improve the performance of relies on the hydrophilic nature of cellulose to the Osmotic Bag. The opportunities arise wet out sugars inside the bag. This in turn from the inherently stronger films that are generates osmotic pressure allowing a flow of available from the Lyocell process, together water to the inside of the bag. The pore size of with a range of process variables that allow the cellulose structure is sufficiently small to optimisation of film porosity. Strength and prevent bacteria and viruses entering the bag. porosity characteristics can be balanced over It is therefore possible to generate clean water a much wider range than with film produced for a range of different food and drinks from the viscose process. Results of the early products from a contaminated water source. work are described in this paper. ______

Osmotic Bag concept

Supply of microbiologically safe drinking water Cellulose film is a semi-permeable membrane has been an ongoing problem in many parts of which has been used in filtration applications for the World. Over the years, many techniques have at least the past 3 decades. The major challenges been used, and patents taken out to solve this were therefore not in establishing the principle, problem. In 1993 UCB took up the challenge to but reaching a practical solution to the many manufacture a bag from cellulose film based on challenges. One design of the Osmotic Bag is patented technology. The bag relies on shown is Figure 1.1 before hydration, and in osmotically driven rehydration, which has been figure 1.2 after hydration. The hydration cycle is scientifically known from the mid-1700’s. showninFigure1.3.

MOISTUREPROOF MOISTUREPROOF DRY REHYDRATABLE DRY REHYDRATABLE SACHET AREA SACHET AREA PRODUCTS PRODUCTS

AVAILABLE TEMPORARY TEMPORARY WATER SECONDARY SEAL SECONDARY SEAL

SAFE WATER

SUGAR & OR DRY CITRATE MIXTURE SUGAR & OR DRY CITRATE MIXTURE TM Figure 1.1. Self Rehydrating Cellopore , Figure 1.2. Self Rehydrating CelloporeTM, Duplo Format, before hydration. Duplo Format, after hydration. 35

to the inside of the bag. The former increases READY TO USE RANGE READY TO USE water transport across the cellulose membrane, READY TO USE RANGE READY whilst the latter prevents dialysis of sugars from 1hr 3hrs READY TO USE RANGE READY TO the bag, and thus maintains osmotic pressure to

4-7hrs increase hydration rate. Typical hydration times are from 2 to 8 hours, depending on the 4-7hrs application. Prevention of sugar dialysis by the

O T Y D A E R E G N A R

E RNEEDTU E ERANGEREADYTOUS S S U READYTO U O T Y D A E R 4-7hrs secondary membrane is also an important factor

READY TOUSE RANGE READY TOUSE for two further reasons. It ensures the correct concentrationofsugarinsolutionwhenthebag is hydrated, and it allows hydration to take place in any external volume of water. Figure 1.3. Self Rehydrating CelloporeTM, hydration cycle. Angstroms (A) 101 102 103 104 105 106 107 (log scale)

1 1 2 3 4 5 6 Nanometers (nm) 10 10 10 10 10 10 10

Some of the major challenges and solutions in Microns (um) 0.001 0.01 0.1 1.010 100 1000 (log scale) developing the Osmotic Bag are described Daltons (MW) 1,000 10,000 300,000 1,000,00 (no scale) 100 5,000 20,0000 500,000 Visualisation Techniques below. Scanning Electron Microscope Light Microscope Visible to Naked Eye • Myoglobin Pigments To achieve good seal integrity in wet Cytochrome c Collagen

Vitamin B12 Haemoglobin Bacteria

Salts Viruses conditions Cryptosporidium

Pollens Antibiotics Pyrogens The seal geometry is a folded seal, designed to Red Su gars Mycoplasm Blood Cells protect the inner seal from the water during Polio Virus Pseudomonas diminuta Human Hair

Insulin Glycoprotein (Human Plasma) Giardia hydration. E. coli Carbohydrates(Starch - Cellulose)

• DIALYSIS To exclude bacteria, viruses and pathogens Separation Process Major advances in cellulose chemistry have led ULTRAFILTRATION MICROFILTRATION MACROFILTRATION to the development and controlled manufacture Figure 2.2. Dialysis and Filtration Chart of pliable cellulose membranes with consistent pore size. Figure 2.1 shows a schematic • To prevent dialysis of smaller salt molecules representation during hydration, demonstrating The bag is constructed in 2 sections with dry the exclusion characteristics of the membrane. salts (or food or milk powder) in an upper Figure 2.2 shows the pore size range of the compartment, protected by a waterproof coating, Osmotic Bag. which prevents wetting during hydration. After hydration, the bag is inverted, breaking the central “smart” seal, when the contents of the upper compartment can be thoroughly mixed Pyrogens Cellulose membrane with the sugar solution.

Water is allowed to pass • To control the concentration of salts and through the membrane Polio sugars in the re-hydrated bag within fine virus tolerances Bacteria Salt General Design of the membrane pore size, weight of Virus Water sugar added and filling to the correct level

Bacteria, and other control the sugar concentration. Salt weight and Hepatitis micro-organisms will not A Osmotic the duplex design of the bag ensures salt driver concentration is optimised. The Osmotic Bag has been validated for Figure 2.1. Relative size of molecules, exclusion of bacteria and viruses by Public viruses & bacteria compared to cellulose pore Health Laboratories in the United Kingdom, and pathways. by the International Centre for Diarrhoeal Disease Research, Bangladesh (ICDDR,B). It • To achieve acceptable flux rates/hydration has also been proven to meet the sugar and salt times concentrations for Oral Rehydration Solutions The cellulose film structure is made more open set out by the World Health Organisation and a secondary, finer membrane coating applied (WHO). 36

As with many products, continuous improvement and investment from UCB. In mid-1999 a in product design is desirable. For the Osmotic decision was made to invest in a completely new Bag two key factors emerge that could result in line equipped with a 1 metre wide extruder, new improved product performance: longer washing track, a stenter to stretch the web • Increased flux rates (porosity) to reduce fill in the transverse direction (TD), followed by a time. conventional multi-cylinder dryer and wind-up. • Increase strength to prevent damage in transit Latest technology in web profiling has also been and use. fitted to the new line. The new line started Film manufactured by the NMMO process is commissioning phase in June 2000 and is now inherently stronger than viscose film because of fully operational. It has the capability to make the increased Degree of Polymerisation (DP) of finished film at a width of 1 metre for market cellulose in solution. This should lead to an trials. opportunity to balance the strength/porosity ratio to improve product performance. Viscose film characteristics. UCB manufacture films that can be classified into 3 broad categories - Industrial, packaging and Osmotic NMMO Film Trials Films. Properties are controlled by varying process conditions in viscose and casting Introduction. Lenzing AG has developed the manufacture, and typical ranges of properties for Lyocell process for the manufacture of Lyocell permeability and TD tensile index (tenacity) are fibres over the past 14 years. In 1996 they showninfigure3.1. invested in a Pilot Line to investigate application 10 of the Lyocell technology to flat film Osmotic Film manufacture. After generating sufficient data r) /h 2 they contacted UCB in 1997 to work in m l/ ( partnership to develop new films from this x lu technology. This culminated in a Joint F5 Packaging Film e Collaboration Agreement signed in December ur s 1998, although joint trial work was in progress er P Industrial Film throughout 1998. Because of the completely different process and processing conditions, UCB saw this technology 0 50 100 TD Tensile Index (MPa) as a way of developing a new range of specialist cellulose films, not simply as a means of Figure 3.1 Pressure flux vs. tensile index for replacing the well established viscose different "viscose" films. technology. One key development area for UCB is the Osmotic Bag described above, which has Lyocell Process Trials. been developed from 1993. Although further Standard Conditions: In order to establish a advances are still under development via viscose benchmark, films were manufactured using pulps technology, it is believed that the Lyocell process and conditions typical for the manufacture of can offer a step change in the development that Lyocell fibres. Results are shown in Figure 3.2. will open up new market areas. In particular, These initial results obviously show no benefits increased strength and reduced hydration rates of the standard conditions to manufacture may be possible via the Lyocell technology, and Osmotic Film, so several trials were run using this paper describes some of the advances made different processing conditions, as follows: over the past 2 years. Blowing of Gases in the Air Gap: Various gases (air, ethanol, isopropanol, acetic acid) were Pilot Line Development. The original Pilot Film blown into the air gap before co-agulation in an Line in Lenzing consisted of dope extrusion at attempt to increase film porosity. Results are 400mm width, regeneration and washing shown in Figure 3.3. Although there are small followed by wind-up of wet film. The initial trial improvements in porosity, they do not offer work was completed to justify continued interest significant benefits to further progress. 37

10 Osmotic Film Increased Precipitation Bath Temperature: )r Standard NMMO Films h Precipitation bath temperatures were increased / 2 m from 20°Cto80°C in steps of 10°C, and the l/ ( x results are shown in Figure 3.4. This time there u l Packaging Film F5 is significant increase in porosity, but ultimately re u at the cost of film strength. At 80°C the film is s re P Industrial Film too weak to be viable for the Osmotic Bag. Increased Precipitation Bath Concentration: NMMO concentration in the precipitation bath 0 50 100 150 TD Tensile Index (MPa) was increased from 20% to 40% at the same Figure 3.2. "Standard" NMMO films vs. range of temperatures as above. Results are viscose. shown in Figure 3.5. The increase in NMMO concentration gave an incremental increase in porosity, but it is clear that temperature has the 10 Osmotic Film r) Blowing in air gap h major effect. Again film strength became a / Standard NMMO 2 m Films problem at the higher porosity. l/ ( x Different Pulps with different degree of u l Packaging Film F5 polymerisation (DP) requiring lower cellulose in re su s Industrial Film dope (CID) concentrations: Figure 3.6 shows re P the results of using different pulps at a precipation bath temperature of 25oC. Clearly 0 50 100 150 there is a marked increase in moving to higher TD Tensile Index (MPa) DP, lower CID, and the results are now Figure 3.3. "Standard" NMMO films vs. exceeding those of the viscose films. viscose. Higher precipitation bath temperature and different pulps: Combining higher temperature 10 Osmotic Film ) r with different pulps gave the results in Figure h / 2 Precipitation bath temp m 3.7. Combining temperature with higher DP and / (l 8 lower CID gives further improvements in x 0oC lu Packaging Film porosity. F5 e r u Transverse Direction (TD) stretching: Structures s re generally fail at their weakest point, which is the P Industrial Film Transverse direction in conventional cellulose 2 0oC film, where the MD/TD ratio is around 2:1 0 50 100 150 Lyocell films, because of the draw ratio from the TD Tensile Index (MPa) die, have MD/TD tensile ratios of typically 4:1, Figure 3.4. Precipitation bath temperature particularly on the thinner films which are more and concentration. advantageous for Osmotics applications. As already seen, the TD tensile is similar or higher 10 Osmotic Film than viscose films, and the MD strength is

)r consequently at least double those of viscose h precipitation / 2 bath temp films. m 80oC l/ ( By stretching in a stenter frame it is possible to x Packaging Film ul 5 F significantly increase the TD tensile (at the e r Increased NMMO level us expense of MD strength) as illustrated in Figure s Industrial Film re P 2 3.8. It is possible by stretching 200% (i.e. 0o C finished width 3 x original) to achieve a "square" 0 50 100 150 film with both MD and TD tensile in excess of TD Tensile Index (MPa) 200 KPa. This is typically 3 times the TD tensile Figure 3.5. Precipitation bath temperature of standard viscose films, so has the potential to and concentration. increase film strength at a given porosity. 38

20 Scan viscosity 1140 been generated to date. However, the data that r) 5% CID h exists shows a compounding effect of pulp type, / m Scan viscosity 990 m 6% CID temperature and stretching. This will be / 2 m confirmed by running controlled trials in the near l/ ( future. The predicted graph from the early x10 lu Osmotic Film results is shown in Figure 3.10. F 10% CID re Scan u Packaging Film Viscosity 400 s re 10 Osmotic Film P Industrial Film 13% CID r) h / 0 50 100 150 m m TD Tensile Index (MPa) / 2 m Figure 3.6. Different DP’s and cellulose in l/ Packaging Film ( 5 x dope concentration. lu F re u Industrial Film s 30 e r P

50oC 0 50 100 150 Scan viscosity 1140 TD Tensile Index (MPa) 5% CID Figure 3.9. Effect of TD "stretching" film. Scan viscosity 990 15 6% CID

20 Scan viscosity 1140 5% CID Osmotic Film 25oC Packaging Film 10% CID Scan viscosity 990 TD stretched Industrial Film 6% CID at different DP 13% CID 10 0 50 100 Osmotic Film TD Tensile Index (MPa) 10% CID Packaging Film Scan Figure 3.7. Different DP’s and cellulose in Viscosity 400 dope concentration. Industrial Film 13% CID 0 50 100 150 TD Tensile Index (MPa)

300 Figure 3.10. Different DP’s and cellulose in ) a dope concentration. p M ( x e d200 n I Future Work e il s n e T So far we have only had time to investigate the 100 effect of a limited number of parameters to enhance the performance of the Osmotic Bag.

1 234 Nevertheless, these have shown the potential to TD STRETCHING ( x original width) change the strength/porosity relationship to Figure 3.8. MD/TD strength vs. TD strength. produce an enhanced product. Other parameters will be investigated in the coming months. Effect of TD stretching on porosity: Figure 3.9 Other Application areas. Whilst the Osmotic shows the effect of TD stretching on film Bag is a key business for UCB, there are other porosity for “standard” fibre processing potential applications that we are concentrating conditions. TD film strength is markedly on to exploit the enhanced properties possible increased with only a marginal change in from Lyocell technology. These include porosity. membrane applications, battery separators and Combinations of TD stretching with different panel films amongst others. pulps and temperature: Only limited data has 39

Conclusions technology is far more diverse and offers enhanced opportunities for new film Lyocell technology offers a new dimension for development. With the recent start up of the new Cellulose films. By exploring and exploiting the pilot line many new films will be developed in much wider range of process variables available the coming year. in the direct dissolution technology, it is possible to tune the process to produce specialist films for new applications. From an initial starting point Acknowledgements that gave inferior film properties than viscose films, it has been demonstrated how it is possible My thanks go to all the dedicated people at to surpass the properties of viscose films by Lenzing AG and at UCB Films who have worked correct choice of process variables and raw diligently on this project, and to the board of materials for application as an Osmotic Bag. UCB for having the insight to finance the work. Basically, the box of tricks in direct dissolution WHAT OPPORTUNITIES ARE AVAILABLE TO THE FINISHER PROM TODAY’S POINT OF VIEW WHEN IT COMES TO DYEING AND FINISHING OF LENZING LYOCELL@

Peter Bartsch, Georg Kling

Lenzing AG, A - 4860 Lenzing, Austria

In this Paper an overview of the present Status produced in the woven textile sector, such as of the dyeing and finishing of Lenzing high-quality easy-care shirt and blouse Lyocell@is given. Rope dyeing and the field of fabrics, bed linen, and fabrics for industrial garment wash and garment dye cover the and professional clothing, which have a classical methods with primary iibrillation smooth fabric surface. The work procedures and enzyme treatment. In rope dyeing, the and finishing costs are comparable with those goal is to obtain reproducible linishing results of a corresponding cotton article. and to lower the costs of fmishing. Today, With the introduction of Lenzing Lyocell@LF corresponding auxiliary materials, dyeing and the linisher has a whole new range of fmishing machines as well as different process perspectives with a Lyocell iibre showing no Steps are available to the linisher, which llbrillation. Here in rope dyeing in particular, increase the process safety and make it especially in the knit wear sector as well as in possible to extend the usable machinery. applications such as terry towelling goods, Apart from classical rope dyeing methods, lace or in garment dye, there are a number of particularly to produce special handle and considerable simpliflcations for the dyer and visual effects, one tan observe a trend towards finisher as well as a reduction in the llnishing continuous dyeing and linishing routes. With costs. the help of continuous finishing processes at open width, interesting garments tan be

Introduction with Lyocell articles at the pre-treatment and dyeing and finishing Stages. In the recent past, Lenzing Lyocell@ has been This changes when it Comes to rope dyeing and firmly established in numerous applications. the dyeing of made-up fabrics. Particularly in Except for outer wear (shirts, blouse fabrics, T- finishing knit wear and outer wear, the work shirts, etc.) this fibre is frequently found in the procedure must agree with the characteristic fibre lingerie and home textile area (bed linen, properties of Lyocell. tickings, terry towelling goods) as well as in denim (garment wash, garment dye). Since the selection of working procedures in The characteristics of Lyocell fibres dyeing and finishing depends on the article and the possibilities offered by the finishing Lyocell fibres are spun in a solvent spinning equipment available, different requirements are process. As a result of the spinning process set by the dyer and finisher, depending on the Lyocell fibres have characteristic fibre article and form of presentation. Home textiles, morphology. The excellent fibre properties are such as bed linen or tickings as well as outer explainable by the fibre structure, for example wear, such as shirt and blouse fabrics, are mostly the high strengths - in particular the wet strengths finished in continuous or semi-continuous and the low tibre shrinkage. On the other hand, it processes at open width. Here, no special is responsible for the swelling behaviour and for finishing Steps or limitations are to be observed the fibre fibrillation in wet processes due to the 41

Table 1. Physical data of Lenzing tibres in comparison with cotton. Cotton Viscose Modal Lyocell Tenacity cond [cN/tex] 24-28 24-26 34-36 40-42

Elongation cond [%] 7-9 18-20 12-14 15-17

Tenacity wet [cN/tex] 25-30 12-13 20-22 34-36

Rel. wet tenacity [%] 105 50 60 85

Elongation wet [%] 12-14 21-23 13-15 17-19

Loop tenacity [cN/tex] 20-26 7 8 20

Grade of tibrillation 2 1 1 4-5

Water retention ability [%] 50 90 60 70

Natura1 moisture content [%] 8 13 12,5 11,5 (65 O/, rd H > Crystallinity [%] (60) 25 25 40

Volume swelling in water [%] 35 88 63 67

For the dyer and finisher the higher accessibility frequently encountered hairiness on the fabric and liquor pick-up capacity, the swelling and surface. tibrillation behaviour and the deeper dyeing are Hairiness increases during rope dyeing when the relevant differentes to cotton. staple fibres, which are not tightly enough wound This results in the differentes in finishing into the yarn, begin to disentangle. At the same behaviour described in greater detail in the time in a swollen state and exposed to following. mechanical stress, the fibres diagonal to the fibre axis begin to fibrillate. Hairiness and fibrillation Rope dyeing, respectively the dyeing or are two effects which accumulate, resulting in an washing of made-up articles unsteady, fluffy and grey fabric appearance. For this reason, it is important in rope dyeing to The fibrillation tendency of Lyocell fibres is organise the work procedures so as to achieve most certainly the most important criterion for Optimum (running) flow characteristics in the dyers and finishers, and it has to be taken into dyeing machines. Either one tries to avoid the consideration within the course of the work flufting and fibrillation of the fabrics as far as procedures. The tibrillation behaviour offers possible, or one controls fibrillation so that it various possibilities to create interesting handle remains regular. and visual effects, but in rope dyeing and To obtain reproducible results one has to take garment wash/dye it requires the adaptation, care to have good laying and flow properties in respectively modification, of the finishing the dyeing machines due to fibre tibrillation and procedures and the availability of corresponding the tendency towards rope marking defects. machinery. At the same time, the finishing Table 2 Shows the influencing variables, by process also depends on the fabric structure and means of which the fabric appearance tan be the mass-per-unit area. controlled. The best known Problems associated with rope dyeing are wet rigidity as a result of high fibre 42

Table 2. Influencing variables which determine fabric appearance. Improvement: + Deterioration: - Flow behaviour Hairiness Fibre fibrillation High yarn twist + Open fabric structure + -

Singeing +

Caustic treatment + +

Cross-linker (AE 4425)

Running crease prevention agents +

High temperature + +

Strong mechanics +

Alkali (PH-value) +

Process time +

Enzyme treatment +

High-grade fmishing c+> Finishes/softening agents

Fabric structure Singeing

The behaviour of the fabrics in finishing and the A reduction in the hairiness and an improvement Utility values depend on the fabric structure, the in the fabric appearance and the Utility values tan mass-per-unit area and the final fabric look one be obtained in woven and knitted goods as a is striving for. Thus, it is flrst and foremost result of singeing. To obtain an Optimum important to try to firmly engage the tibres in the singeing effect one has in practise to pay yarn to minimise fluffing. In knit wear for attention to the higher residual moisture of example, a slightly higher yam twist (am = 110) Lyocell. Compared to a similar cotton fabric, the is recommendable. Likewise, the use of siro- fabrics should be nm at an approximately lO- spun-yams, respectively twisted threads, leads to 15% lower Speed. a corresponding improvement. Compared to an equivalent cotton fabric, the Caustic treatment construction should be slightly more compact for Lyocell. A covering comparable with cotton A caustic treatment applied at open-width yams tan be most easily achieved with Lyocell (foulard) leads to a drastic reduction in wet yams by increasing the stitch density. For a yam rigidity, a deeper and more even dyeing, and less Nm 50/1 knitted on a gauge of E28, this means fluff on the fabric surface. about 13-14 stitches/cm are to be knitted instead The reduction in wet rigidity improves the of 12 stitches/cm. Another possibility is to use (running) flow behaviour (even when finishing at coarser Lyocell yams (approx. 4 Nm coarser), or open-width), and as a result rope laying in the a finer gauge. dyeing machine. This means a clear reduction in chafe marks and rope marking defects and 43 increases the process safety and finally the Running creases and chafe marks often ferm quality of the end product. at the critical opening Stage. For this reason Woven fabrics, which tan as a rule only be you should only nm-in the fabric after adding fibrillated, enzyme treated and dyed on the running crease prevention agent, and not Airflowjets or Airtumblers, tan be dyed with Start the process below 50-60 “C. reactive dyes following caustic treatment on a As a result of the tibre swelling and the Softflow- or Overflowjet without any chafe resultant wet’ rigidity, the normal machine marks forming. This is, however, only to be load (in relation to the cotton fabric) is to be recommended for lighter and medium weight reduced by approx. 20 - 25 %. fabrics. Process Parameters, such as the loading The caustic treatment of knit wear demands a amount, fabric Speed of circulation and the tubular mercerising machine or the Slop-padding use of auxiliary materials, are to be of the fabric at open-width. In our experience, maintained for each load. knit wear which has undergone a caustic With knit wear it should be noted that - as a treatment reveals a more regular fabric surface result of the swelling of the fibre - the wet with less fluff and better pilling values, although rigidity does not have such clear effect as it it should be remembered that the handle is does with woven fabrics. Compared to influenced by the caustic treatment. woven fabrics, for which Air-Jets are Caustic treatment cannot, however, replace a absolutely recommended for wet treatments fibrillation stop using a pre-treatment with AE in rope form, knit wear tan also be dyed on 4425 or a corresponding finish with artificial normal Soft-Jet and Overflow machines. resin. Attention should be paid to good laying of The alkali type and the concentrations of alkaline the goods in rope form during the wet Solution are geared towards the type of Lyocell treatment. fabric desired, or the blending partners available, If the fabric was tut open in the course of the respectively. pre-treatment, the pieces should be sewn in Both caustic lye of soda and potassium tubular form to guarantee good (running) hydroxide Solution tan be used for fabrics of 100 flow behaviour on the Jet (rope laying, % Lyocell. Caustic treatment with caustic lye of evenness, chafe marks). soda leads to deeper dyeing results with Lyocell. All the dyestuff Systems suitable for For LyocelVcotton blends we recommend cellulosic materials tan be used for dyeing. mercerisation or treatment with potassium For deep dyeing, multiple-anchor reactive hydroxide Solution, which only has a slight dyestuffs are to be given preference due to influence on the dyeing behaviour of Lyocell, but their Cross-linking effect. raises the dyeing affinity of cotton to about the same level as Lyocell. As a result we obtain Fibrillation stop much better tone-in-tone dyeing results. Cross-linking Systems such as an Axis treatment ProcessParameters or AE 4425 will no longer be available to us in the future. Alternatives, such as Preshade Process Parameters, such as the temperature, pH NF/Ipposha, are commercially available, but are value (>7), mechanical influences and the still in the introductory and test Phase, and their process length have a considerable influence on suitability has still to be tested. the Iibrillation and (running) flow behaviour of To obtain a washable fabric out of regular the fabrics. For this reason, these are to be kept Lyocell, generally an artificial resin finish is constant in rope dyeing from batch to batch and suitable with resins with a low level of checked. To guarantee reproducible fmishing formaldehyde (Ökotex 100). Preliminary trials results here and to ultimately reduce the finishing are to be carried out regarding the tensile costs the following Points should be observed. strength and fastness to chafing. To avoid the necessity of a fibrillation stop 44

Finishing at open-width fabric. The Overall mark for wear comfort comprises a thermo-physiological and skin Unlike rope dyeing, no Problems with fibre sensory aspect. A grade A Lenzing Lyocell@ has fibrillation and the formation of chafe marks are a slightly better thermo-physiological wear to be expected from procedures at open-width comfort than cotton, which has a l-2 grade. This (continuous and semi-continuous processes). evaluation results from the slightly better short- Without primary fibrillation and an enzyme term water steam absorption and the buffer effect treatment fabrics with a smooth surface tan be for the liquid sweat. Compared to cotton fabric, produced using simple, reproducible and cost- the Lyocell fabric reveals a slightly higher water favourable finishing procedures, as commonly retention capacity, which, however, has no with comparable fabrics of cotton or regenerated noticeable negative effect on the wearability with fibres. the same thermal insulation and drying time. Lyocell fabrics of this kind are characterised by The differentes between the skin sensory their pleasant smooth and silky handle, good properties are more serious. Here the Lyocell dimensional stability and Utility values and Sample Shows a more favourable and lower excellent thermo-physiological and sensory adhesion index (adhesion to the skin when properties. perspiring) and fewer contact Points between the Successful developments of this kind with textiles and the skin. Thus, when perspiring the interesting benefits are, for example, high-quality Lyocell shirt fabric is felt to be less clammy or fabrics in the home textile area, such as tickings damp than a comparable cotton shirt fabric. With including Lyocell Iilling material or bed linen, a grade of 1.6 the skin Sensor-y evaluation, and in the professional clothing and men’s and Lyocell fabric is much more favourable than ladies’ outer wear sector, such as easy-care, iron- cotton with a grade of 2.7 (Table 3). free shirt and blouse fabrics. Table 3. Wear comfort of easy-care shirt Easy-care shirt and blouse fabrics fabrics. Source: Hohenstein ResearchInstitute

‘As is known from high-quality cotton shirt TKT TKH TK fabrics, Lyocell fabrics with an attractive smooth Lyocell 12 1,9 174 fabric surface and excellent Utility values tan be Cotton 183 2,7 &O made from Lenzing Lyocell@ with the help of a TKT: Thermo-phys. wear comfort liquid ammonia treatment in combination with TKH: Skin sensory wear comfqt wet or dry Cross-linking. Within the framework TK: Overall wear comfort, TK = 0.66 TKT 0.34 TKH of a project in which several reputed companies participated iron-free, easy-care shirt fabrics were produced. For the fabrics made of Lenzing Home textiles - tickings / filling material Lyocell@ there were no restrictions or disadvantages, as compared to cotton, within the There are similarly positive results in the field of individual processing Steps of the textile chain home textiles for tickings. In a direct comparison (spinning mill, yam dyeing, weaving and of different Lyocell tickings with cotton tickings, finishing) in terms of processing, Performance or the two Lyocell samp!es were given the best finishing costs. The finishing costs tumed out to thermo-physiological evaluation (Table 4). The be slightly eheaper for Lyocell than for cotton, main variables influencing the thermo- since the pre-treatment is simpler. physiological comfort of a ticking were the water The Lyocell fabrics are clearly superior to cotton vapour transmission resistance Rt, the short-term fabrics with regard to the strength values, tear steam absorption capability Fi and the moisture strength and resistance to further tear, scrubbing balance coefficient Fd. Lyocell tickings have a of the edges and wash-and-wear behaviour. much lower water steam transmission resistance, Clothing physiological tests carried out by the i.e., better breathing properties, much higher Hohenstein Institute of Research on two shirt water steam absorption capacity (Figure 1) and a fabrics of Lenzing Lyocell@ and cotton revealed Table 4. Evaluation of thermo- physiological comfort of tickings. Source: Hohedein Research Institute. Fabric Mark Lyocell Sample 3 fibre dense 1 Lyocell Sample 2 feather-proof 2 Lyocell Sample 1 feather-proof 3 Cotton Sample 1 feather-proof 4 Cotton Sample 2 feather-proof 5

Figure 2. Heat insulation Kt in relation to the fleece thickness. Source: Hohenstein Research Institute.

Ggurel. Evaluation of water steam CLY ’ 50% PES / Wool DOW0 PES absorption capacity Fi. 50% CLY Figure 3. Overall evaluation of the These physiological proper-Ges determined for physiological properties. Source: Hohenstein fabrics were contirmed by High Loft filling ResearchInstitute. materials, which are used in bed quilts, for instance. For example in relation to the fleece cover, Peach Skin Effects Lenzing Lyocell@ has a much better heat insulation than all the other conventional In classical finishing peach skin effects are materials, such as wool, down and Polyester produced in rope form using Airflows and (Figure 2). Moreover, the moisture transport and Airtumblers. the moisture absorption proper-Gesof the Lyocell Alternatives are produced in open-width fibres are striking compared to other filling finishing with special emery finishes. Here for materials. In one Overall evaluation of all the example, emery Papers coated with diamond dust Parameters, Lenzing Lyocell@ produces much are recommended, which imitate effects better results than conventional filling materials comparable to the classical method. (Figure 3). This means that the use of Lyocell With knitted fabrics, special machines have to be bed linen, Lyocell tickings and Lyocell filling used such as Ultrasoft/Lafer S.p.a.. In a joint tibres is an Optimum combination which defines attempt the surface of rope-dyed, fibrillated knit a new Standard in terms of thermo-physiological wear with a high fluff level was mechanically and skin sensory properties. cleaned instead of using an enzyme treatment. Apart from Peach Skin effects, various finishes tan naturally be applied to fabrics of Lenzing Lyocell@ such as talendering, embossed effects, 46

Figure 4. Surface treatment of dyed Lyocell knitwear with UltrasoftILafer.

Lenzing Lyocell@LF with Polyester we would still recommend the normal type. Lenzing Lyocell@ LF is a non-fibrillating Lyocell What advantages has Lenzing Lyocell@LF fibre with the typical Lyocell attributes, such as naturalness, high strengths, good dimensional 1) Simple dyeing and finishing stability and a cool, soft and dry handle. Lenzing Lyocell@ LF was specially developed l No fibre fibrillation for use in rope dyeing with the aim of being able l No rope marking defects to finish fabrics made of Lyocell without any l A wide spectrum of dyeing and finishing stripes and fibre fibrillation. Fabrics, in which for machines tan be used technical reasons no artificial resin finish tan be l No primary fibrillation and enzyme treatment carried out, are another important application. recommended

l No Cross-linking finish (high-grade finishing) Possible applications necessary

l Low finishing costs Knitted fabrics: circular knitted yard goods, circular bodice yard goods and finished goods 2) High alkali and peroxide resistance (seamless), made to measure knitted flat knits or cotton goods (fully fashion), Laces and warp knit Sufficient resistance to alkali treatments as are goods, socks and hosiery. common within the framework of the pre- Woven fabrics: fabrics with a smooth, non- treatment and dyeing processes for blends with fibrillated fabric surface finished in rope form as cotton and regenerated fibres.

well as garment dye fabrics. l Alkali treatments at low temperatures Fibre blends: the use of Lenzing Lyocell@ LF - Mercerisation tan currently be recommended for the 100. % - Caustic treatment variant or in blends with elastane, cotton, - Sandoflex A Polyamide, wo01 (cotton systemshort staple) and l oxidative peroxide bleach and reductive silk. bleach For fabrics with special handle and visual effects 47

3) No formaldehyde methods are basically comparable with those required for viscose, Modal or cotton. l No formaldehyde in accordance with law of It has been shown that knitted fabrics of Lyocell Japan 112 (EN ISO 14181-1/01/99) LF, finished using the simplest finishing reute As a result of the non-fibrillation tendency, the (preliminary wash, reactive dyeing, finish), lead finishing of Lenzing Lyocell@ LF becomes more to washable fabrics which produce absolutely simple. Cost-intensive finishing Steps, such as faultless end products in home laundering (25 x fibrillation and defibrillation processes, do not 60 9C + tumble drying) in terms of pilling and apply so that Lyocell LF tan be dyed and fibre fibrillation. finished’ using the machines normally used for cellulose fibres without the formation of stripes and fibrillation. This means that the finishing

Tubular form Tubular resp. Open-width form Pre-wash I Pre-wash

I I dyeing dyeing

l r l Softener Rope opening extract waterlsqueeze off tut open tube drying conveyor

I 1 drying c,onveyor 1 Softenerltenter frame

4 1 Compacting Compacting / Toptex 1

Figure 5. Suitable finishing routes for circular knitted fabrics of 100 % Lenzing Lyocell@LF. fhe finishing of woven fabrics of Lenzing slightly lighter dyeing result than on the Lenzing Lyocell@ LF tan be carried out using rope Lyocell’ fibre due to the repelling interaction finishing and within the framework of the forces between the anionic dyestuffs and the continuous process in the same way as for woven slightly anionic fibre surface. The affinity of the fabrics of viscose or Modal. dyestuffs tan be slightly improved by adding A primary tibrillation and defibrillation (enzyme salt. treatment) does not make sense, since this fibre Reactive dyestuffs basically behave in a similar does not fibrillate. Primary fibrillation leads to a way on Lyocell LF as they do on normal Lyocell. reduction in the fibrillation protection and thus Depending upon the dyestuff type and the dyeing again to fibre fibrillation. Enzyme treatment does behaviour, lighter or deeper shades tan occur for not produce the desired effect on Lenzing Lenzing Lyocell@ LF at the same dyeing Lyocell@ LF. conditions. A separate colour adjustment is The dyeing behaviour of Lenzing Lyocell@ LF necessary. depends on the fibre type and differs slightly Bi-functional dyestuffs are advantageous (e. g., from the dyeing behaviour of the conventional Remazol black, Cibacron LS-types). These also Lenzing Lyocell@ fibre. have a crosslinking effect with deeper shades 48

The dyeing behaviour is characterised by the . OXIDATIVE PEROXIDE BLEACH - slightly anionic Character and the very high OBSERVE THE BLEACHING swelling capacity, despite Cross-linking, of RECOMMENDATIONS Lenzing Lyocell@ LF. The swelling capacity is Aggressive oxidative bleaching conditions, such slightly higher than for normal Lyocell. as those common for cotton or linen, lead to an The non-fibrillating Character is attained with a increasing reduction in fibrillation protection - Cross-linking agent on the basis of reactive be careful with recipes for full white. dyestuff anchors. Within the finishing Steps a The upper concentration level for peroxide reversal of Cross-liriking tan occur with certain bleach is 5 ml/l Hz02 (35%), 1 ml/l NaOH process Parameters (PH, temperature, time), so (50%), 60 min at 90 “C. that certain recommendations are to be observed within the framework of the pre-treatment, . CAREFUL WITH EXTREME PROCESS dyeing and finishing processes. CONDITIONS

l NOT RECOMMENDED FOR POLYESTER The tendency towards tibrillation is increased BLENDS again within the individual finishing Steps as a result of factors, such as high process HT-dyeing conditions (30 min at 130 “C, pH 4.5) temperatures, high amounts of alkaline Solution for PES blends, dyeing conditions for respectively acid and long process times. polyacrylonitrile (60 min at 95”C, pH 4.5) or Additional fibre stress factors, as a result of dye corresponding wool, respectively PA, dyeings stripping processes and the renewed dyeing in with acid dyestuffs at boiling temperature in a the exhaust dyeing process with reactive or vat strong and weak acidic range lead to a reduction dyestuffs (alkali, high dyeing temperature), in fibrillation protection. reduce the fibrillation protection. 49

KOOPERATIVES UMWELTMANAGEMENT IN DER TEXTILEN KETTE - BILANZIERUNG DER ÖKOLOGISCHEN ASPEKTE VON LYOCELL, VISCOSE UND BAUMWOLLE

Thomas Fischer, Tobias Winkler, Tobias Maschler

Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf, Management Research, Körschtalstraße 26, D-73770 Denkendorf, Germany e-mail: [email protected]

Für die Entwicklung umweltfreundlicher tenbank mit Projektmanagement- Textilien und Bekleidung sind über das Funktionalität zur Unterstützung der koope- betriebliche Umweltmanagement hinaus rativen, überbetrieblichen Produkt- kooperative Managementkonzepte nebst Entwicklung unter Einbeziehung von Um- darauf abgestimmter Informationssysteme weltaspekten. erforderlich. Im von der Europäischen Union geförderten Forschungsprojekt „VIRTEX“ Stichwörter: (BE-96-3470) wurden neue Management- kooperative Produktentwicklung, Methoden für Firmen zur kooperativen kooperative Managementkonzepte, Produktentwicklung in einer „Virtuellen virtuelle Organisation, Organisation“ untersucht. Dieser Beitrag verteilte Datenbank, beschreibt Ergebnisse des VIRTEX-Teil- Akteurs-Kooperation, projekts „Integration von Umweltaspekten in Integration von Umwelt-Aspekten, die kooperative Produktentwicklung“: eine Material- und Energiebilanzierung, Bilanzierung der Material- und Energieströ- textile Kette. me in der textilen Kette sowie eine Musterda- ______

Einführung genden Produktionsstufen an die Lieferanten weitergegeben werden, bzw. wo Produzenten Europäische Märkte fordern innovative, qualita- durch Kennzeichnung, durch detaillierte tiv hochwertige und funktionelle, gesundheitlich Gebrauchsanweisung sowie mittels Produktbera- unbedenkliche und umweltverträglich herge- tung den nachgelagerten Stufen helfen, optimal stellte Produkte. Für mittelständische Unterneh- mit dem Produkt umzugehen. men der Europäischen Textilindustrie sind Handelsunternehmen als Schnittstelle zwischen insbesondere Kooperationen in der Produktent- den Produkt-Lebensphasen „Herstellung“ und wicklung ein geeignetes Konzept, um diesen „Nutzung“ verfügen über einen relativ großen neuen Anforderungen auf sich globalisierenden Einfluss auf ihre Lieferanten in der Produktions- Märkten gerecht zu werden. kette. Die Produktionskette wiederum ist durch Bislang finden sich jedoch in der Praxis nur eine hohe Vernetzung und Dynamik gekenn- wenige Beispiele für enge vertikale Kooperatio- zeichnet, da jedes Unternehmen im allgemeinen nen in der textilen Kette.1 Dies gilt insbesondere sowohl mehrere Lieferanten als auch mehrere für Kooperationen zur Produktoptimierung unter Kunden besitzt. Das Stoff- und Produktwissen, ökologischen Gesichtspunkten. So handelt es das insbesondere zur ökologischen Produktopti- sich bei den derzeitigen Formen der Zusammen- mierung benötigt wird, ist in der gesamten arbeit in der textilen Kette weniger um gemein- Produktionskette angesiedelt. Es wird bisher sam durchgeführte Entwicklungsprojekte als um kaum zur kooperativen Optimierung eines bilaterale Handelsbeziehungen, bei denen Produktes hinsichtlich der Bedürfnisse des Anforderungen des Handels oder der nachfra- Marktes eingesetzt. 50

Immer kürzer werdende Produktlebenszyklen VIRTEX Mode-Kette und eine zunehmende Spezialisierung der Unternehmen auf textile Stufen erfordern daher In einer textilen Kette in Katalonien (ES), die Methoden und Werkzeuge für eine problembe- sich aus den Unternehmen „Hilaturas Llaudet zogene, stufenübergreifende Zusammenarbeit in S.A.“ (Garnherstellung), „Mas Molas S.A.“ der Produktentwicklung, um auf zeitlich (Gewebeherstellung) und „Fibracolor S.A.“ begrenzte Marktpotentiale kurzfristig und (Veredlung) sowie dem Forschungsinstitut und kostengünstig reagieren zu können. Laboratorium „Intexter“ der „Universitat Das Konzept der „Virtuellen Integration der Politècnica de Catalunya“ zusammensetzt, Produktentwicklung“ stellt einen vielverspre- werden gemeinsam hochwertige, modische chenden Ansatz für problembezogene Koopera- Gewebe aus Lyocell Fasern von Lenzing tionen in der Produktentwicklung dar. In der entwickelt. Die textile Kette ist in Abbildung 1 Literatur gibt es vielfältige Beschreibungen für dargestellt. diese Kooperationsform.2 Gemeinsam ist diesen, dass verschiedene von einander unabhängige Spinning Mill Weaving Mill Finishing Mill Unternehmen Teile ihrer Prozesse - vorrangig im Laboratory Services Bereich ihrer Kernkompetenzen - zielgerichtet INTEXTER kombinieren und die hierfür relevanten Ge- Fibracolor schäftsprozesse so integrieren, dass sie von Mas Molas außen betrachtet wie eine Einheit wahrgenom- men werden. Durch den Einsatz moderner Hilaturas Llaudet Informations- und Kommunikationstechnologie Machine Process soll eine hohe Flexibilität hinsichtlich Ort und Settings, Yarn Parameters, Dyeing Quality and Attributes, Zeit erzielt werden. Fabric Receipes, Environmental Material and Attributes, Chemicals, Aspects Energy Sizing Bath Water Need. ... Consumption, Forschungsprojekt VIRTEX Composition, ...... Die praktische Umsetzung dieses Konzeptes in Abbildung 1. Stufen der VIRTEX-Mode- der europäischen Textilindustrie war Gegenstand Kette nebst für die kooperative Produkt- des europäischen Gemeinschafts- Entwicklung relevanten Qualitäts- und Forschungsprojektes VIRTEX (BE 96-3470), Umwelt-Aspekten. welches vom „Institut für Textil und Verfahrens- technik Denkendorf“ der „Deutschen Institute für Im Rahmen von VIRTEX wurden die organisato- Textil- und Faserforschung, Stuttgart e.V.“ rische Gestaltung und die informationstechnische koordiniert wurde. Unternehmen aus vier Unterstützung des gemeinsamen Entwicklungs- typischen textilen Ketten in wichtigen Textilre- prozesses untersucht und weiterentwickelt. Einen gionen Europas, welche hochwertige Produkte Schwerpunkt lag dabei auf der Integration von und Materialien verarbeiten, bildeten die Aspekten des Umwelt- und Gesundheitsschutzes Kerngruppe des VIRTEX-Konsortiums. Gemein- in den gemeinsamen Produkt- sam mit Forschungsinstituten und Informations- Entwicklungsprozess. technik-Ausstattern entwickelten diese textilen Unternehmens-Ketten angepasste organisatori- Kooperative Produktentwicklung in der sche Strukturen, Methoden und Instrumente zur textilen Kette unter Einbeziehung von gemeinsamen, kooperativen Produktentwicklung. Umwelt-Aspekten Dabei kamen Informations- und Kommunika- tions-Technologien des „Computer Supported Um den gesamten Produktionsprozess möglichst Cooperative Work“ (CSCW) sowie neue effizient Sinne der nachhaltigen Entwicklung zu Software-Werkzeuge, angepasste Test- und gestalten, müssen Informationen über die Messverfahren und weitere Informationssysteme Material- und Energieströme entlang der zum Einsatz. gesamten Produktionskette bereits in der Produktentwicklung zur Verfügung stehen. Neben der produktionsinternen Abstimmung der Prozesse wird es immer bedeutender, die 51

ökologische Effizienz des Produktes auch Kette erhoben und vom Forschungsinstitut anderen gesellschaftlichen Gruppen wie den Intexter (Spanien) aufgearbeitet. Später wurden Konsumenten, der Öffentlichkeit oder dem Staat in diese Analyse die Ökobilanzen für die zu vermitteln. Hierzu müssen am Ende der Produktionsstufe „Faserherstellung“ des Entwicklungsphase zugleich mit dem Produkt Unternehmens „Lenzing AG“ (AT) mit einbezo- auch Informationen über seine Umweltauswir- gen. Für Baumwolle wurden Vergleichswerte aus kungen gegeben werden, die entsprechend der Literatur herangezogen.3 Zur Unterstützung allgemein akzeptierter Bewertungskriterien der Modellierung, der Datensammlung und der strukturiert und aufbereitet sind. Auswertung wurde das Software-Werkzeug Die Methode der Ökobilanz mit ihrer produkt- „GaBi 3“ eingesetzt.4 Zur weiteren Auswertung bezogenen Sichtweise ist hierfür prinzipiell und grafischen Darstellung der Ergebnisse geeignet, da für sie das Produkt die Verbindung wurden die Daten mit EXCEL aufbereitet. zwischen den Unternehmen darstellt. Der Bilanz- Im Folgenden werden die Ergebnisse der Bezug auf das Produkt lässt die Aggregation Material- und Energiestrom-Bilanzierung der mehrer Produktionsstufen zur einer Kette zu. textilen Kette unter Einbeziehung der Öko- Damit kann der Ressourcen-Einsatz und die Bilanzen der Lenzing AG vorgestellt. Sinne der Umweltleistung eines Produkts für die gesamte Kette ermittelt werden. Ziel der Bilanzierung Die Ökobilanz-Methodik wurde ursprünglich jedoch nicht als ein Controlling-Instrument Zielsetzung dieser Analyse war es, umweltrele- konzipiert, mit dem in regelmäßigen Abständen vante Prozesse zu identifizieren und - soweit Ziele für die Umweltleistung eines Produktes möglich und sinnvoll - zu quantifizieren. Ein festgelegt werden und die Erreichung derselben besonderes Augenmerk wurde hier auf die überprüft wird. Praktische Anwendungsbeispiele Struktur und den Material- und Energiebedarf belegen, dass die Durchführung von Ökobilanzen der Prozesse in der textilen Kette gelegt. Dabei einen großen zeitlichen und finanziellen wurden einfache Modellstrukturen ausgearbeitet, Aufwand bedeutet, der kurzfristig nicht durch welche Abschätzungen der mit einem Produkt einen entsprechenden Nutzen gerechtfertigt verbundenen Ströme mit einfachen Mitteln - das werden kann. Ökobilanzen werden vielmehr zur heißt soweit wie möglich mit den dem Unter- Absicherung strategischer Entscheidungen nehmen direkt zur Verfügung stehenden Daten in herangezogen. Daher sollten die bei einer Prozess-Anweisungen und Maschinen- Ökobilanz gewonnen Informationen grundsätz- handbüchern - ermöglichen sollen. Aus den lich als Teil eines weitaus umfassenderen Ergebnissen sollten produktbezogene Kennzah- Entscheidungsprozesses oder zum Erkennen von len abgeleitet werden, mit denen die produktbe- Wechselwirkungen dienen: So erlaubt die zogene Umweltleistung der Produktionskette produkt-bezogene Übersicht über den Ressour- unter Berücksichtigung der in der Phase der cen-Einsatz und die Umwelt-Einwirkungen die Produktentwicklung verfügbaren Daten und Zeit eine transparente Betrachtung von unterneh- hinreichend genau abgeschätzt werden kann. Die mensübergreifenden Zusammenhängen, z.B. die Analyse ist an die Methode der Ökobilanz5 Abstimmung des Schlichte-Bades in der Weberei angelehnt. und des Vorbehandlungs-Prozesses in der Veredlung auf im Kontext der textilen Kette Die Material- und Energie-Bilanzen wurden für geringste Umwelteinwirkungen. folgende Produkt-Szenarien erstellt: • Faser-Produktion Bilanzierung der Material- und Energie- (Lyocell, Viscose und Baumwolle) Ströme für Lyocell, Viscose und Baumwolle • Gefärbtes und veredeltes Gewebe (Rohgarn Spinnen à Weben von Roh- Im Rahmen von VIRTEX wurde eine Analyse Gewebe à Veredeln mit Blau-Färben) der Material- und Energieströme von der • Veredeltes, zum Färben vorbereitetes Garnherstellung über die Gewebeherstellung bis Gewebe (Rohgarn Spinnen à Weben von hin zur Gewebe-Veredlung durchgeführt. Die Roh-Gewebe à Veredeln) Daten wurden von den Partnern in der textilen 52

• Veredeltes Gewebe aus Buntgarn (Spinnen mit Marine- und Beige-Garnfärben à Weben mit je zur Hälfte marine- und beige-farbigem Garn à Veredeln von Gewebe aus Buntgarn) Waste Treatment colour-woven Fabric Power Plant, Sewage Die Prozess-Folge in der textilen Kette ist sehr Fibracolor S.A. (ES) Preparing grey Fabric for Garment Dyeing; Finishing

produktbezogen: so können je nach Ausstattung Dyeing & Finishing grey Fabric; und Arbeitsweise der Unternehmen Prozesse hinzukommen oder wegfallen. Auch der Energie- Verbrauch der verwendeten Maschinen kann variieren. Waste Die Grenzen des Bilanzraums Power Plant colour-woven Fabric Mas Molas S.A. (ES) 24 picks/cm, 8.160 yarns, Grey or colour-woven Fabric: 269g/lin m, width: 1,7m, Grey or Die Bilanzen umfassen die Produktionsstufen * Transport between the poroduction sites was not balances here. „Faserherstellung“, „Spinnen“, „Weben“ und „Veredeln“. Eine Übersicht über die Bilanzräu- me im Groben gibt Abbildung 2. Die Material- und Energie-Bilanzen konzentrieren sich dabei ** The viscose production has an integrated power plant, which was not separated. Treatment marine dyed auf die Produktions-Prozesse. Die Energie- Spinning Weaving Finishing Power Plant, Sewage Erzeugung wurde hier (falls möglich) ebenso wie (Option: Yarn Dyeing) Yarn Nm 1/50, raw or beige/ die Abwasser-Klärung und die Abluft aus den Hilaturas Llaudet S.A. (ES) Bilanzräumen ausgenommen6. Ebenso wenig bilanziert wurde der Transport zwischen den Produktionsstufen. Die Baumwoll-Produktion wurde hier nach Richtwerten der Enquete- Kommission des Deutschen Bundestages (1995) (AT) Black Box Model White Box White Box White Box modelliert. Für sie liegen je nach geografischer Lenzing AG (AT) ae,Ceias etc.Water, Chemicals, etc. Water, Chemicals, etc. Chemicals, etc. Water, Chemicals,

Herkunft recht weit gestreute Daten vor: so 11% hum., TCF bleached uoenWood Production European schwanken beispielsweise die Angaben über den 13%hum., unbleached; Visoce: Wasserkonsum zur Bewässerung für 1 kg Baumwolle zwischen 7 m³ (Israel) und 23m³

(Sudan). Neben dem Bewässerungs-Anbau von Fibre Production — BrightStapleFibre:Lyocell: — Waste, By-Products Waste Baumwolle gibt es auch Regionen mit Trocken- — Power Plant **, Middle- feld-Anbau. Der Primärenergie-Bedarf für ieaueData Literature Baumwoll-Anbau variiert je nach Mechanisie- Limestone, etc. Pesticides, Fertilizers, rung der Produktion zwischen 12,6-20,9 MJ (Sudan) bis zu 42,9 MJ (USA, GUS) pro kg Cotton Cultivation (unspec.) Baumwolle7. Die Produktionsstufe „Mitteleuro- päische Forstwirtschaft (AT)“ wurde hier nicht Product mitbilanziert, da für sie im Grossen und Ganzen Other Main Inputs

nur die schon ausgeschlossenen Transporte Production Steps * Other Main Outputs anfallen. Zwar läge ein Vergleich der Stufe Modelling Approach Related, unbalanced „Baumwoll-Produktion“ mit den verkoppelten Stufen „Mitteleuropäische Forstwirtschaft“ und „Faserproduktion“ nahe, dies hätte aber den Abbildung 2. Bilanzraum in der textilen Interessenbereich „kooperative Produktentwick- Produktionskette mit einer Auswahl an lung“ des Projektes VIRTEX verlassen. Strömen. Die Garn- und Gewebeeigenschaften sind ebenfalls in Abbildung 2 dokumentiert. Die Produktionsstufe „Faser-Herstellung“ wurde hier nicht in die Hochrechnungen über die Kette 53 einbezogen, da die involvierten Faser- Damit arbeitet sie im Netto-Energie-Verbrauch Produktionsstufen nur bedingt vergleichbar sind: deutlich effizienter als die Lyocell- so hat die Produktionsstufe für Viscose-Fasern Produktionsstufe (siehe Abbildung 8) und hat ein ein 10mal höheres Produktionsvolumen als die sehr reduziertes Abfall-Aufkommen8.Ferner Produktionsstufe für Lyocell-Fasern und ist mit liegen für Baumwolle nur Richtwerte für einer eigenen Energie-Erzeugung ausgestattet. bestimmte geografische Regionen vor.

Balance Space

Energy White Box Approach Used Air with Freights with Process Parameters (equipment- and product-related) Water and Closing conditions Sewage with Freights, (i.e. flyer yarn input = Cooling Water spin-off + yarn output) Main raw Material Main Product Formulas describe the Process and link Inputs to Outputs ( in Func tional Unit) ô Chemicals, Waste & By-Products Packing Materials Grey Box ô Black Box Approach Input Flows Table for scalar mapping between Inputs and Outputs Output Flows

Abbildung 3. Struktur der hier verwendeten Bilanzräume. Ein Bilanzraum kann weitere Bilanzräume beinhalten. Die Inputs und Outputs beinhalten eine Auswahl an Beispiel-Flüssen.

Als Systemgrenze wurden die direkten Produkti- tigung seiner inneren Struktur wieder. „White onsprozesse in den Unternehmen gewählt. Daher Box“-Modelle beinhalten Maschinen- oder stellen die Zu- und Abgänge abweichend von Anlage- sowie Produktionsrezept-Daten in Form dem Idealfall - wie in ISO 14040 beschrieben - von Prozess-Parametern. Formeln (wie z.B. nicht sämtliche Elementarflüsse über die Bilanzgleichungen) geben die Vorgänge im Systemgrenze9 dar. Der Energie- und Wasser- Prozess wieder und setzen die Prozess-Zu- und konsum wird durch Berechnungen näherungs- Abgänge mit der Maschine oder Anlage sowie weise bestimmt und nicht gemessen, um den den Produkt- und Prozess-Daten in Beziehung. Aufwand für die Datenerhebung insbesondere in Eine Übergangs-Form zwischen der White-Box Hinblick auf die Entwicklung eines Controlling- und Black-Box-Modellierung stellt der Grey- systems zu minimieren. Die Emissionen in die Box-Ansatz dar. Die Faserproduktion wurde hier Luft und die Abwasser-Frachten wurden in der als Black-Box-Modell realisiert, alle anderen Analyse nicht berücksichtigt. Produktionsstufen hingegen als Grey- und White-Box-Modelle. Das Haupt-Augenmerk bei Das Modellierungskonzept der Datenbeschaffung wurde auf die Rohstoff- Flüsse, Maschinen und Anlagen-Parameter (z.B. Das verwendete Modellierungskonzept ist in Energie-Konsum) sowie die Produktions- Abbildung 3 skizziert: für jeden Produktions- Rezepte (z.B. Färbe-Programme oder Einstellun- Prozess wird im Modell ein Bilanzraum gebildet. gen der Maschinen) gelegt. Ein Bilanzraum kann weitere Bilanzräume Das für die jeweiligen Produktionsstufen beinhalten. Damit lassen sich mehrere Produkti- verwendete Modellierungskonzept ist in ons-Prozesse zu einer Produktionsstufe und Abbildung 2 dargelegt. mehrere Produktionsstufen zu einer Produktions- kette kapseln. Je nach Verfügbarkeit der Daten und Vertretbar- Interpretation der Ergebnisse keit des Aufwandes wurden die Prozesse in zwei verschiedenen Formen modelliert. Die einfachs- In den folgenden Abschnitten werden der te Modellierungsform, der „Black Box“-Ansatz, Energie- und der Wasserverbrauch sowie der gibt den Prozess als reine Abbildung zwischen Chemikalieneinsatz in Abhängigkeit vom Zugängen und Abgängen, d.h. ohne Berücksich- Fasertyp diskutiert. Alle Werte beziehen sich auf 54

1 kg Endprodukt der jeweiligen Produktionsstu- weiten Wertebereichs (5 bis 1500 g) und der fe, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt. Die nötigen feinen Auflösung (für den Farbstoff- Werte für den Energie- und Wasserkonsum Einsatz) auf eine Abbildung auf eine Punkte- sowie für den Faserverlust wurden auf ein Skala verzichtet. Punktesystem abgebildet, um sowohl dem Datenschutz als auch der Genauigkeit der Werte Energie-Bilanzierung zu genügen. Einem Punkt im Kontext „Energie“ entspricht ungefähr 1 MJ. 1 kWh wird damit in Im folgenden werden die Ergebnisse der etwa von 3,6 Energie-Punkten repräsentiert. Energie-Bilanzierung für die Spinnerei, Weberei Einem Punkt im Kontext „Wasser“ entspricht und die Veredlung für verschiedene Produkt- zirka 10 l Wasser. Einem „Faser“-Punkt Szenarien und Faser-Arten diskutiert. Auf die entspricht 5g Faserverlust, also 0,5 %. Werte, Produktionsstufe „Faser-Herstellung“ wird erst welche auf 0 abgerundet wurden, wurden in der Gesamt-Betrachtung eingegangen, da pauschal durch 0,2 Punkte ersetzt, damit diese diese Produktionsstufe mit dem Black-Box- Prozesse aus der Auswertung nicht herausfallen. Ansatz modelliert wurde und somit keine Die Punkte für die Produktionsstufen und die eingekapselten Prozesse aufweist. Produktionskette wurden immer aus den Original-Werten errechnet. Gegenüber der Prozesse in der Spinnerei. In Abbildung 4 ist der Summe der Einzelwerte können hier rundungs- Energie-Verbrauch für die Spinnerei-Prozesse im und materialverlustbedingt leichte Abweichun- Szenario „Spinnen mit Marine-Garnfärben“ gen auftreten. Diese Abweichungen liegen dargestellt. In Abbildung 4 sind ebenfalls alle für jedoch alle im Genauigkeitsbereich des Modells. die Produktions-Stufe „Spinnen“ identifizierten Für den Chemikalien-Einsatz wurde wegen des Prozesse aufgetragen.

Energy Consumption: Spinning marine Yarn

0 Pt 1 Pt 2 Pt 3 Pt 4 Pt 5 Pt 6 Pt 7 Pt 8 Pt 9 Pt 10 Pt 11 Pt 12 Pt 13 Pt 14 Pt 15 Pt 16 Pt 17 Pt 18 Pt 19 Pt 20 Pt 21 Pt 22 Pt 23 Pt 24 Pt 25 Pt

Bale Opening

Fibre Opening

Carding

Comb. Prep. (blend. Drawfr.)

Comb. Prep. (Ribon Lap)

Combing

Drafting

Flyer Yarn Production

Spinning

Winding on Plastic Bobbins

Pretreatment, Dyeing, Washing

Centrifuge

High Frecueny Drying

Winding Plastic -> Cardboard Bobbin

Winding on Cardboard Bobbin

Packing of single Bobbin

Packing of Bobbins into Carton

Lyocell (total: 46 Pt) Viscose (total: 44 Pt) Cotton (total: 53 Pt)

Abbildung 4. Energieverbrauch in der Produktionsstufe „Spinnerei“ für das Szenario „Spinnen mit Marine-Garnfärben“. Das Szenario „Rohgarn Spinnen“ beinhaltet nicht die Prozessschritte „Winding on Plastic Bobbins“, „Pretreatment, Dyeing, Washing“, „Centrifuge“, „High Frequency Drying“, „Winding Plastic -> Cardboard Bobbin“. Der Prozess „Pretreatment, Dyeing and Washing“ benötigt beim Beige-Garnfärben nur 17 Pt Energie (Lyocell und Viscose) bzw. 18 Pt Energie (Baumwolle). 55

Baumwoll-Garn benötigt zusätzlich den Prozess Marine-Färben und Waschen“ ist der Energie- „Kämmen“ mit der zwei-stufigen Kämm- Konsum für Baumwolle um einen Punkt geringer Vorbereitung sowie einen weiteren Streck- als bei Viscose und Lyocell, da weniger Heiss- Prozess. Dies erfordert 5 Extra-Energie-Punkte. Dampf benötigt wird. Baumwolle benötigt im Die Prozess-Geschwindigkeit bis einschliesslich Prozess „Vorbehandeln, Beige-Färben und zum Spinnen ist für Viscose am höchsten. Dies Waschen“ zusätzlich einen Energie-Punkt, da spart Viskose im Prozess „Spinnen“ einen ihre Verarbeitungsgeschwindigkeit geringer als Energie-Punkt. Im Prozess „Vorbehandeln, die von Lyocell und Viscose ist.

Energy Consumption Water Consumption

Production Stages & Product Final Product Final Product Scenarios Lyocell Viscose Cotton Lyocell Viscose Cotton Fibre Production 56 Pt 40 Pt 13-43 Pt * 10 Pt 20 Pt 700-2300 Pt ** relates to 1kg bright staple fibre

Spinning Mill RawYarn 17Pt 15Pt 23Pt BeigeYarn 38Pt 36Pt 46Pt 10Pt 10Pt 10Pt Marine Yarn 46 Pt 44 Pt 53 Pt 15 Pt 15 Pt 15 Pt relates to 1kg raw/ dyed yarn

Weaving Mill 16 Pt 16 Pt 16 Pt 0,2 Pt 0,2 Pt 0,2 Pt relates to 1kg grey/ colour-woven fabric

Finishing Mill Preparing grey Fabric for Garment Dyeing 30 Pt 30 Pt 57 Pt 1 Pt 1 Pt 4 Pt Dyeing blue and finishing grey Fabric 69 Pt 61 Pt 88 Pt 11 Pt 7 Pt 10 Pt Finishing colour-woven Fabric 49 Pt 30 Pt 57 Pt 5 Pt 1 Pt 4 Pt relates to 1kg finished fabric

Spinning Mill - Weaving Mill - Finishing Mill Preparing grey Fabric for Garment Dyeing 64 Pt 62 Pt 97 Pt 1 Pt 1 Pt 4 Pt Dyeing blue and finishing grey Fabric 102 Pt 93 Pt 127 Pt 11 Pt 7 Pt 10 Pt Finishing colour-woven Fabric 108 Pt 88 Pt 124 Pt 18 Pt 15 Pt 17 Pt relates to 1kg finished fabric

* Depending on agriculture mechanization. ** Values for irrigation cultivation only. Abbildung 5. Energie- und Wasserkonsum der betrachteten Produktionsstufen und Produkt- Szenarien sowie der textilen Produktionskette. Die Richtwerte für den Wasser-Konsum beim Baumwoll-Anbau entfallen für Trockenfeldbau.

Abbildung 5 und Abbildung 8 vergleichen den gefärbte Garne. Alle zur Garn-Veredlung Energie-Verbrauch der drei Produkt-Szenarien nötigen Prozesse konsumieren zusammen ~50 in der Produktionsstufe „Spinnerei“. Beige- bis ~65 % des Energie-Bedarfs der Prozess- Färben benötigt weniger Prozess-Zeit als Stufe. Marine-Färben sowie weniger Dampf-Zufuhr; Vernachlässigt werden können hinsichtlich der damit fällt der Energie-Bedarf für Beige-Färben Energie-Bilanzierung die Prozesse „Ballen deutlich geringer aus als für Marine-Färben. Öffnen“, „Zentrifuge“ sowie „Garn-Spule Den Energie-Verbrauch in der Spinnerei einpacken“ und „Garn-Spulen in Karton dominieren der Färbe- und der Spinn-Prozess: packen“. Der Spinn-Prozess konsumiert für Roh-Garn zwischen ~35 und ~45 % des Energie-Bedarfs Prozesse in der Weberei. Die Verteilung des für die gesamte Prozess-Stufe; der Färbeprozess Energie-Verbrauchs auf die einzelnen Prozesse ungefähr zwischen ~40 und ~55 % des Energie- in der Weberei zeigt Abbildung 6. Alle hier Bedarfs der gesamten Prozess-Stufe für identifizierten Prozesse sind dort aufgetragen. 56

Energy Consumption: Weaving raw Yarn and dyed Yarn ren und Defibrillieren“ noch die Prozesse

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 „Aufweiten“, „Trocknen“ und „Kontrollieren“ Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt nötig. Damit verbraucht Lyocell in diesem Unpacking Szenario 18 Energie-Punkte mehr als Viscose. Warping Der Färbe-Prozess dominiert den Energie-

Sizing Verbrauch im Szenario „Blau-Färben und Veredeln“. Sein Anteil am Gesamt-Energie- Weaving Verbrauch beträgt je nach Faser-Art ~ 20 bis Inspection & Cutting ~35%.

Packing Fabric Die Prozesse „Auspacken und Markieren“,

all Fibre Types (total: 16 Pt) „Aufweiten“, „Kontrollieren“ und „Einpacken“ Abbildung 6. Energieverbrauch in der können in allen betrachteten Szenarien vernach- Produktionsstufe „Weberei“. lässigt werden. Im Gegensatz zum Prozess „Schlichten“ konsumiert

„Weben“ ausschließlich elektrische Energie. Der Energy Consumption: Preparing grey Fabric for Garment Dyeing Energieverbrauch ist für alle Ausgangsmaterialien in der 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Prozessstufe „Weben“ gleich. Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Unpacking and Marking Pretreatment Drying Der Produktionsablauf in der Weberei unter- Fibrillation & Defibrillation Mercerisation scheidet sich für die verschiedenen Fasertypen Drying Dyeing nur hinsichtlich der Zusammensetzung des Widening Schlichtebades. Der Energie-Bedarf der Prozesse Drying Inspecting dieser Produktionsstufe ist für alle Faser-Arten Softening Compressive Shrinkage gleich hoch. Inspecting Packing Fabric

Der Energie-Verbrauch der Produktionsstufe Lyocell total: 30 Pt) Viscose total: 30 Pt) Cotton total: 57 Pt) wird vom Nass-Prozess „Schlichten“ sowie vom Energy Consumption: Dyeing blue and Finishing grey Fabric Prozess „Weben“ klar dominiert. Der Energie- 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Verbrauch der Vorbereitungs-Prozesse „Auspa- Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Unpacking and Marking cken“, „Kettbaum-Herstellung“ sowie der Pretreatment Drying „Endkontrolle mit Ablängen“ kann vernachläs- Fibrillation & Defibrillation Mercerisation sigt werden. Drying Dyeing Widening Drying Prozesse in der Veredlung. Abbildung 7 zeigt Inspecting den Energie-Konsum für die Prozesse in der Softening Compressive Shrinkage Veredlung für verschiedene Produkt-Szenarien Inspecting Packing Fabric und Faser-Arten. Wie schon bei den oben Lyocell total: 69 Pt) Viscose total: 61 Pt) Cotton total: 88 Pt) betrachteten Produktionsstufen sind alle identifi- Energy Consumption: Finishing colour-woven Fabric zierten Prozesse in der Abbildung aufgetragen. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt

Baumwoll-Gewebe benötigen im Prozess Unpacking and Marking Pretreatment „Vorbehandeln“ mehr Energie, da ihre Prozess- Drying Geschwindigkeit nur halb so hoch ist wie die von Fibrillation & Defibrillation Mercerisation Lyocell- und Viscose-Geweben. Ferner benöti- Drying Dyeing gen Baumwoll-Gewebe den zusätzlichen Widening Drying Prozess-Schritt „Merzerisieren“ und einen Inspecting Softening anschliessenden Trocken-Prozess. Damit Compressive Shrinkage Inspecting benötigt Baumwolle in allen betrachteten Packing Fabric Szenarien 16 Energie-Punkte mehr als Viscose. Lyocell total: 49 Pt) Viscose total: 30 Pt) Cotton total: 57 Pt) Lyocell durchläuft im Produkt-Szenario „Färben Abbildung 7. Energieverbrauch der Produk- und Veredeln“ zusätzlich den Prozess „Fibrillie- tionsstufe „Veredlung“. rung und Defibrillierung“. Damit benötigt es in diesen Szenarien 8 Punkte mehr Energie als Gesamtbetrachtung. Der Energie-Verbrauch Viscose. Im Szenario „Veredeln von Bunt- aller Produktionsstufen ist in Abbildung 8 und Gewebe“ sind zusätzlich zum Prozess „Fibrillie- Abbildung 5 dargestellt. Die Faser-Herstellung 57 wurde aufgrund der stark unterschiedlich Baumwolle ist die Spannbreite der Werte gestalteten Bilanzräume hier nicht in die aufgeführt. Hochrechnung über die Kette mit einbezogen. Für die betrachteten Szenarien in der textilen Für die Produktionsstufe „Baumwoll- Kette fällt auf, dass Viscose-Produkte allgemein Produktion“ sind hier ca. 13 – 43 Energie-Punkte am wenigsten Energie benötigen, gefolgt von anzusetzen; der Transport aus z.B. der GUS, dem Lyocell-Produkten. Baumwoll-Produkte bilden Sudan oder den USA nach Europa würde in diesem Vergleich das Schlusslicht. Ein ebenfalls eine nicht zu vernachlässigende Vergleich des Energie-Verbrauchs zwischen den Energie-Menge verbrauchen. Bei der Faser- Szenarien „Blau gefärbtes und veredeltes Roh- Produktion fällt ferner auf, dass Lyocell 16 Gewebe“ sowie „Veredeltes Bunt-Gewebe“ ist Punkte mehr Energie benötigt als Viscose. Wie bedingt durch die unterschiedliche Farb- schon oben erwähnt, spielen hierbei die Kapazi- Zusammensetzung (im ersten Falle Blau- tät der Produktionsanlage und die Integration der Färbung, im zweiten Fall Einsatz von 50% beige- Energie-Erzeugung im Falle der Viscose-Faser- und 50% marine-gefärbtem Garn) nicht möglich. Produktion eine grosse Rolle. Die Faser- Produktion von Lyocell und Viscose konsumiert hier ungefähr ~45 bis ~55% der Energie der drei Wasser-Bilanzierung folgenden Produktionsstufen. Nun soll auf den Wasser-Verbrauch der Prozesse

Energy Consumption of the Production Stage Scenarios und Produktionsstufen eingegangen werden. Der

0Pt 10Pt 20Pt 30Pt 40Pt 50Pt 60Pt 70Pt 80Pt 90Pt 100Pt Wasserverbrauch für die Faser-Produktion wird

Fibre Production Cotton: 13 - 43 Pt erst in der Gesamt-Betrachtung mit diskutiert, da

Spinning Mill nur Zu- und Abströme für die Produktionsstufe Raw Yarn selber bekannt sind (Black-Box-Modell). Ebenso Beige Yarn Marine Yarn wird mit dem Wasser-Verbrauch für die Spinne-

Weaving Mill rei und Weberei verfahren, da in diesen Produk- tionsstufen jeweils nur ein Wasser- Finishing Mill Preparing grey Fabric for Garment Dyeing konsumierender Prozess vorhanden ist. Dyeing blue and finishing grey Fabric

Finishing colour-woven Fabric Lyocell Viscose Cotton Prozesse in der Veredlung. Abbildung 9 geht auf

Energy Consumption of the Product Scenarios den Wasser-Konsum der Prozesse in der

0Pt 25Pt 50Pt 75Pt 100Pt 125Pt 150Pt Produktionsstufe „Veredlung“ ein. Ähnlich wie beim Vergleich des Energie- Fibre Production Cotton: 13 - 43 Pt Konsums für die Produktionsstufe benötigen

Spinning Mill - Weaving Mill - Finishing Mill Produkte aus Baumwolle wegen des zusätzlichen Merzerisierungs-Prozesses 2 Punkte mehr Preparing grey Fabric for Garment Dyeing Wasser als Viscose-Produkte. Lyocell-Gewebe durchläuft in den Produkt-Szenarien „Blau- Dyeing blue and finishing grey Fabric Färben und Veredeln“ und „Veredeln von Bunt-

Finishing colour-woven Fabric Gewebe“ zusätzlich den Prozess „Fibrillierung

Lyocell Viscose Cotton und Defibrillierung“. Daher benötigt es in diesen Abbildung 8. Energie-Verbrauch der Produk- Szenarien 4 Punkte mehr Wasser als Viscose- tionsstufen. Gewebe.

Im oberen Diagramm sind die Produktionsstufen Gesamtbetrachtung. Die Verteilung des Wasser- einzeln aufgeführt, im unteren aufsummiert. Die Konsums über alle Produktionsstufen ist in Faser-Produktion wurde nicht mit einbezogen, da Abbildung 5 sowie in Abbildung 10 dargestellt. die Produktionsstufe für Viskose einen 10fach Die Baumwoll-Produktion mit ihrem Bewässe- höheren Ausstoss hat. Ferner besitzt diese rungs-Wasser-Konsum für die Bewässerung von Produktionsstufe eine eigene Energie-Erzeugung, 700 bis 2.300 Punkten gibt dem Wasser-Konsum Die Produktionsstufe für Lyocell-Fasern bezieht der Produkt-Szenarien eine vernachlässigbare ihre Energie von einem externen Kraftwerk. Für Dimension; trotz alledem soll hier der Wasser- 58 konsum zur Lyocell- und Viscose-Faser- Die Betrachtung des Wasser-Verbrauchs für die Produktion und in der Textilen Kette diskutiert drei Produkt-Szenarien über die Produktionskette werden, da er einen nicht zu vernachlässigenden zeigt, dass die Lyocell-Faser-Produktion zirka Kostenfaktor darstellt. ~55 bis ~90 % des Wassers bezogen auf die

Water Consumption: Preparing grey Fabric for Garment Dyeing darauf folgenden Produktionsstufen verbraucht.

0 Pt 1 Pt 2 Pt 3 Pt 4 Pt 5 Pt 6 Pt 7 Pt 8 Pt 9 Pt 10 Pt 11 Pt 12 Pt 13 Pt 14 Pt 15 Pt Viscose benötigt in der Faser-Herstellung ~135 Unpacking and Marking bis ~285 % des Wasserverbrauchs der drei Pretreatment Drying Folge-Produktionsstufen. Fibrillation & Defibrillation

Mercerisation

Drying Water Consumption of the Production Stage Scenarios Dyeing

Widening 0 Pt 5 Pt 10 Pt 15 Pt 20 Pt 25 Pt Drying Fibre Production Inspecting Cotton Irrigation Cultivation: 700 -2.300 Pt Softening Spinning Mill Compressive Shrinkage Raw Yarn Inspecting

Packing Fabric Beige Yarn

Marine Yarn Lyocell (total: 1 Pt) Viscose (total: 1 Pt) Cotton (total: 4 Pt)

Water Consumption: Dyeing blue and finishing grey Fabric Weaving Mill

0 Pt 1 Pt 2 Pt 3 Pt 4 Pt 5 Pt 6 Pt 7 Pt 8 Pt 9 Pt 10 Pt 11 Pt 12 Pt 13 Pt 14 Pt 15 Pt Finishing Mill

Unpacking and Marking Preparing grey Fabric for Garment Dyeing

Pretreatment Dyeing blue and finishing grey Fabric Drying Finishing colour-woven Fabric Fibrillation & Defibrillation Lyocell Viscose Cotton Mercerisation

Drying Water Consumption of the Product Scenarios Dyeing

Widening 0 Pt 5 Pt 10 Pt 15 Pt 20 Pt 25 Pt Drying

Inspecting Fibre Production Softening Cotton Irrigation Cultivation: 700 -2.300 Pt Compressive Shrinkage

Inspecting Spinning Mill - Weaving Mill - Finishing Mill Packing Fabric

Lyocell (total: 11 Pt) Viscose (total: 7 Pt) Cotton (total: 10 Pt) Preparing grey Fabric for Garment Dyeing Water Consumption: Finishing colour-woven Fabric

0 Pt 1 Pt 2 Pt 3 Pt 4 Pt 5 Pt 6 Pt 7 Pt 8 Pt 9 Pt 10 Pt 11 Pt 12 Pt 13 Pt 14 Pt 15 Pt Dyeing blue and finishing grey Fabric

Unpacking and Marking

Pretreatment Finishing colour-woven Fabric Drying

Fibrillation & Defibrillation Lyocell Viscose Cotton Mercerisation Drying Abbildung 10. Wasser-Konsum der Produkti- Dyeing Widening onsstufen. Drying Im unteren Diagramm befindet sich der kumulierte Inspecting

Softening Wasser-Konsum. Die Viscose-Produktionsstufe benötigt Compressive Shrinkage ferner noch 15 Punkte Kühlwasser für ihre integrierte Inspecting

Packing Fabric Energie-Erzeugung.

Lyocell (total: 5 Pt) Viscose (total: 1 Pt) Cotton (total: 4 Pt) Abbildung 9. Wasser-Konsum in der Produk- tionsstufe „Veredlung“. Chemikalien-Einsatz. Abbildung 11 enthält eine Tabelle zum Chemika- Auffällig ist der im Vergleich zur Viskose-Faser- lien-Einsatz in den einzelnen Produktionsstufen. Produktion halbierte Wasser-Verbrauch der Firgo et al. (1996) führen für Baumwolle aus Lyocell-Faser-Herstellung. Californien einen Chemikalien-Einsatz von In der Produktionsstufe „Spinnerei“ benötigt der 0,351 kg pro kg Baumwoll-Fasern an, davon 20g Prozess „Vorbehandlung, Beige-Färben und Pflanzenschutz-Mittel, 61g Phosphat, 100g Waschen“ für alle Faser-Arten 10 Punkte Stickstoff sowie 170g Kalk). Diese Werte sind Wasser, der Prozess „Vorbehandlung, Marine- noch mit dem Faser-Bedarf der Produktionsstufe Färben und Waschen“ konsumiert für alle Faser- Spinnen (hier qualitätsbedingt ~1,33 kg pro kg Arten 15 Punkte Wasser. Baumwoll-Garn) zu multiplizieren. Die Produktionsstufe „Weberei“ benötigt für das Der Chemikalien-Bedarf für die Produktionsstufe Schlichte-Bad nur eine vernachlässigbare Menge „mitteleuropäische Forstwirtschaft“ kann Wasser. vernachlässigt werden. 59

Der Chemikalien-Einsatz bei der Herstellung von Beim Schlichten benötigt Lyocell dafür doppelt Lyocell-Fasern macht weniger als 1/3 des soviel Chemikalien wie Viscose; Baumwolle Einsatzes in der Viscose-Produktion aus. Beim benötigt dreimal so viel Chemikalien wie Garnfärben benötigt Lyocell-Garn die geringste Viscose. Farbstoffmenge. Baumwolle benötigt mehr Hilfsstoffe im Garnfärben, vor allem Salz.

Production Stage Scenario Lyocell Viscose Cotton Fibre Production 0,305 kg, made up by 1,107 kg, made up by i.e. 0,351 kg with 20 g 1/3 NaOH ~60% NaOH pesticides * relates to 1kg bright staple fibre

Spinning Mill Beige Yarn 5,5gdyestuff 7,8gdyestuff 6,1gdyestuff 0,410 kg aid chem. 0,562 kg aid chem. 0,828 kg aid chem. Marine Yarn 49,6 g dye stuff 54,7 g dye stuff 58,7 g dye stuff 0,850 kg aid chem. 0,850 kg aid chem. 1,199 kg aid chem. relatesto1kgraw/dyedyarn

Weaving Mill Sizing Bath 183 g 91 g 274 g relates to 1 kg grey/ colour-woven Fabric

Finishing Mill Preparing grey Fabric 0,183 kg 0,183 kg 0,404 kg for Garment Dyeing Dyeing and finishing 31,3 g dye stuff 31,3 g dye stuff 27,6 g dye stuff grey Fabric 1,297 kg other chem. 1,261 kg other chem. 1,482 kg other chem. Finishing colour-woven 0,219 kg 0,183 kg 0,404 kg Fabric relates to 1kg finished Fabric

* Values for California (US). Abbildung 11. Chemikalien-Einsatz in den Produktionsstufen für verschiedene Produkt-Szenarien. Der Bezug für die Werte ist jeweils unterhalb der Tabellenabschnitte für die Produktionsstufen aufgeführt.

Wegen des zusätzlichen Prozesses „Fibrillierung und Defibrillierung“ konsumiert Lyocell in der Nennenswerte Material-Verluste treten nur in der Produktionsstufe „Veredlung“ für die Produkt- Produktionsstufe „Spinnen“ für Baumwolle auf. Szenarien „Blau-Färben und Veredeln“ sowie Abbildung 12 zeigt die Material-Verluste für „Buntgewebe Veredeln“ etwas mehr (36 g) „Spinnen mit Marine-Garnfärben“. Chemikalien als Viscose. Da Baumwoll-Fasern ein Naturprodukt sind, Der Farbstoff-Einsatz im Szenario „Veredeln mit werden sie mit einem gewissen Anteil von Blau Färben“ ist für beide Materialien gleich Verunreinigungen beim Garnproduzenten hoch. Baumwoll-Gewebe benötigen zwar etwas angeliefert. Diese Verunreinigungen machen weniger Farbstoffe, dafür aber etwas mehr einen grossen Teil der Material-Verluste im Chemikalien als Viscose-Gewebe, dies liegt am Prozess “Faserflocken öffnen“ sowie „Kardie- zusätzlichen Prozess „Merzerisierung“. ren“ aus. Es ist zu sehen, dass in diesen bei Material-Verlust Baumwolle 8 bzw. 5 Punkte Material abgeschie- 60 den werden. Die Spinn-Szenarien für Baumwolle Länge erwünscht ist, werden im Prozess benötigen hier zusätzlich die Prozesse „Käm- „Kämmen“ zu kurze Fasern abgeschieden. Hier men“ mit zwei Vorbereitungs-Prozessen sowie gehen für Baumwolle weitere 32 Punkte Material einen Streck-Prozess. Da beim Spinnen im verloren, das sind ungefähr 16 %. Allgemeinen eine bestimmte Mindest-Faser-

Fibre Loss: Spinning marine Yarn (uncoupled Processes)

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 0Pt1Pt2Pt3Pt4Pt5Pt6Pt7Pt8Pt9Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt Pt

Bale Opening

Fibre Opening

Carding

Comb. Prep. (blend. Drawfr.)

Comb. Prep. (Ribon Lap)

Combing

Drafting

Flyer Yarn Production

Spinning

Winding on Plastic Bobbins

Pretreatment, Dyeing, Washing

Centrifuge

High Frecueny Drying

Winding Plastic -> Cardboard Bobbin

Winding on Cardboard Bobbin

Packing of single Bobbin

Packing of Bobbins into Carton

Lyocell (total: 10 Pt) Viscose (total: 10 Pt) Cotton (total: 57 Pt) Abbildung 12. Material-Verlust im Produkt-Szenario „Spinnen und Marine-Garnfärben“. Ein Punkt entspricht ungefähr 5 g Material-Verlust. Die Prozesse sind ungekoppelt, d.h. der Material-Verlust der Prozesse bezieht sich immer auf 1 kg Prozess-Haupt-Rohstoff. Die Material-Verluste für beiges Garn sind identisch mit den oben gezeigten Verlusten. Für den Fall, dass nur ungefärbtes Garn produziert wird, fallen die Prozesse „Vorbehandlung, Färben, Waschen“ sowie „Umspulen von Plastik- auf Karton-Spule“ weg.

Schlussfolgerungen Eventuell gibt es beim Prozess „Schlichte-Bad“ der Prozess-Stufe „Weben“ für Lyocell-Garne Der Energie-Einsatz für Lyocell ist über die ebenfalls noch ein Optimierungspotential: hier gesamte Kette etwas höher als Viscose, haupt- werden ungefähr doppelt so viel Chemikalien sächlich bedingt durch den zusätzlichen Fibrilla- eingesetzt wie bei Viskose-Garn. tions- und Defibrillationsprozess. Baumwolle benötigt in den drei betrachteten Produkt- Szenarien 35-55% mehr Energie als Viscose. Ausblick Der zusätzliche Fibrillations- und Defibrillati- onsprozess für Lyocell macht sich ebenso beim Die hier ausgearbeiteten Energie- und Stoff- Wasser-Konsum bemerkbar; allerdings benötigt strom-Bilanz-Modelle für die textile Kette lassen Lyocell in der Faserherstellung nur halb so viel sich vom Konzept her in Werkzeuge zur inner- Wasser wie Viscose. Baumwolle benötigt durch und überbetrieblichen Produktentwicklung den zusätzlichen Merzerisierungs-Prozess in der einbinden. Dies erlaubt es, Gedanken Umwelt- Veredlung ebenfalls etwas mehr Wasser als schutz im Sinne eines effizienten und differen- Viscose. zierten Ressourcen-Einsatzes (und damit auch Der geringere Farbstoff-Einsatz sowie der der Produktions-Kosten) gerecht zu werden. So Einsatz sonstiger Stoffe für Lyocell im Vergleich könnten z.B. Prozesse in Szenario-Analysen auf zu Viscose und Baumwolle in der Spinnerei kann verschiedenen Maschinen miteinander vergli- für die Veredlung als Ansatzpunkt für Optimie- chen werden. rungen angesehen werden. Die Erstellung von Energie- und Stoffstrom- Bilanz-Modellen in der Produkt- 61

Entwicklungsphase aus Prozess-Rezepten und Im Rahmen der Geschäftsprozess-Analyse Maschinen-Daten erlaubt in der Produktionspha- wurden ebenfalls der Informationsaustausch und se des Produktes eine direkte Auskunft über die die verwendeten Informationsmedien analysiert. Umwelt-Freundlichkeit des Produktes ohne Hier wurde ein wesentliches Verbesserungspo- zusätzlichen Aufwand. Die Betrachtung des tential identifiziert: Die Kommunikation Chemikalien-Einsatzes mit einer Kumulierung zwischen den Unternehmen erfolgte im wesentli- z.B. nach Gefahrgut-Kriterien oder Ausschluss- chen mündlich per Telefon sowie papierbasiert Listen würde die gezielte Identifikation von mit Briefen und Faxen. Jedes Partner- Ansatzpunkten zur Prozess-Optimierung Unternehmen verfügt ferner intern über eigen- erlauben: damit lassen sich für die Umwelt oder ständige Kennzeichnungs- und Aktualisierungs- im Sinne des Arbeitsschutzes gefährliche Stoffe verfahren zur Verwaltung seiner Produktdaten. direkt in der Produkt-Entwicklung identifizieren. Dies erfolgt zum Teil auf Papier, aber auch Software-unterstützt. Dies bringt einige Nachteile mit sich: durch die DIE MUSTERDATENBANK ECO+ ALS redundante Daten-Ablage treten leicht Inkon- INSTRUMENT ZUR UNTERSTÜTZUNG DER sistenzen aufgrund mangelnder Aktualisierung KOOPERATIVEN, ÜBERBETRIEBLICHEN auf. Die Suche nach Daten, die verteilt sind oder PRODUKT-ENTWICKLUNG sich nur schwer wiederfinden und zuordnen lassen, führt zu Zeitverzögerungen. All dies trägt Analyse und Problembeschreibung zu Intransparenz im Muster- Entwicklungsprozess bei. Parallel zur Analyse der Material- und Energie- ströme in den Produktionsprozessen wurden mit Die Musterdatenbank zur Unterstützung der einer Geschäftsprozessanalyse der Ablauf und kooperativen Produktentwicklung die organisatorische Gestaltung der Entwick- lungsprozesse bei den Unternehmen in der Um diesen Missständen zu begegnen, vereinbar- betrachteten textilen Kette untersucht. Die ten die Partner, die Prozesse der Musterplanung Geschäftsprozessanalyse ergab, dass die und Musterproduktion gemeinsam zu managen. Entwicklung in Form einer Musterplanung und - Dies umfasste die Strukturierung des gemeinsa- produktion organisiert ist: Im Allgemeinen wird men Entwicklungsprozesses von der ersten ein Entwicklungsprojekt von einem Partner in Spezifikation des Projektes und seiner Entwick- der textilen Kette angestoßen und koordiniert. So lungsziele über die Muster-Spezifikation, die möchte beispielsweise die Spinnerei die Eigen- Planung und die Durchführung der Musterpro- schaften eines neuen Garns beim Weben und duktion, über die Durchführung von Tests und Ausrüsten testen und benötigt hierzu die die Dokumentation der Produkt- und Prozessda- Zusammenarbeit mit dem Weber und dem ten bis zur abschließenden Bewertung der Test- Veredler; oder der Veredler möchte ein neues Ergebnisse. Dies wurde mit einer gemeinsamen Veredlungsverfahren für Gewebe aus Lyocell Datenbank mit Projektmanagement- erproben und wünscht sich hierzu entsprechende Funktionalität auf der Basis von Lotus Domino Garne und Gewebe. und Lotus Notes realisiert. Diese gemeinsame Die Musterplanung und die zugehörige Ver- Datenbank soll im Folgenden als „Muster- suchsplanung erfolgen in gemeinsamen Bespre- Datenbank“ bezeichnet werden. chungen. Die Planung wiederum stößt die Lotus Notes kann Informationen zu einem Produktion von Mustern an. Die Durchführung Themengebiet in Form eines Dokumenten- der Musterproduktion (Garn-, Kett-, Rohgewe- Archivs zusammenfassen. Ein Dokument kann bemuster und Muster von veredeltem Gewebe) sowohl unstrukturiert als auch strukturiert und die damit verbundene Planung der Prozess- gestaltet sein: ein formatierter Text mit einge- einstellungen erfolgt auf den jeweiligen Stufen. bundenen Objekten ist ebenso möglich wie Die Bewertung der Entwicklungsergebnisse Felder zur Eingabe spezieller Informationen, z.B. erfolgt anhand der produzierten Muster und ihrer Muster-Nummern, Projekt-Titel und – Testergebnisse. Verantwortliche. Ferner können Dokumente Verweise enthalten. Verweise („Hyperlinks“) 62 stellen Beziehungen zu anderen Dokumenten Einheit „Muster“ wurden alle Einheiten als her. Mit Hilfe von „Ansichten“ können Doku- Dokument-Vorlagen in der Muster-Datenbank mente in einem Archiv hinsichtlich bestimmter realisiert. Die Dokument-Vorlagen für Flüsse Fragestellungen und Kriterien sortiert und und für Indikatoren wurden erst in der Musterda- kategorisiert werden. Lotus Notes ermöglicht tenbank-Erweiterung „ECO+“ realisiert. ferner eine Benutzerverwaltung mit Zugriffsrech- In dem Dokument „Projekt“ beschreibt der ten. Notes-Datenbanken können zwischen Initiator das Entwicklungsprojekt mit dessen verschiedenen Unternehmen durch Replikationen Zielen. Dem Projekt werden die zu entwickeln- konsistent gehalten werden, d.h. Änderungen an den Muster zugeordnet. Für die einzelnen einem Notes-Dokument in einem Unternehmen Produktionsschritte wurden jeweils separate werden automatisch bei allen Partnern vollzogen. Musterdokument-Vorlagen erstellt: „Faser- Abbildung 13 zeigt die Beziehungs-Struktur in Muster“, „Garn-Muster“, „Farbgarn-Muster“, der Musterdatenbank. Diese Struktur basiert auf „Kett-Muster“, „Roh-Gewebe-Muster“ und Geschäftsprozess-Analysen und Interviews mit „Muster von veredeltem Gewebe“. den Partner-Unternehmen. Bis auf die abstrakte

Muster-Datenbank

n:m

1:n n:m 1:n Project Sample Flow Indicator

Eco+ Extension

is a is a

n:m n:m 1:n Fibre Sample n:m Yarn Sample Colored Yarn Grey Fabric 1:n Finished Sample Sample Fabric Sample Eco+ Extension n:m

n:m 1:n 1:1 1:1 Warp Sample

Fabric Test Set n:m

Fabric Tests

Abbildung 13. Beziehungen in der Muster-Datenbank. Die Einheit „Muster“ stellt eine abstrakte Oberklasse dar. Sie wurde in der Musterdatenbank nicht als Dokumentenvorlage realisiert.

Ein Muster-Dokument verweist auf die Muster Beispiel-Szenario der jeweils vor- und nachgelagerten Produktions- stufe. Die jeweiligen Beziehungen sind in Das Vorgehen bei der kooperativen Muster- Abbildung 13 eingetragen. Entwicklung mit Unterstützung der Muster- Die Vorlagen „Gewebe-Test-Set“ sowie Datenbank ist folgendes: „Gewebe-Tests“ dienen zur Anforderung und Um die Produktion eines Musters anzustoßen, Dokumentation der erforderlichen Tests am wird vom Projekt-Initiator ein entsprechendes Gewebe. Diese Vorlagen wurden mit der weiter Musterdokument erstellt. Im Musterdokument unten beschriebenen Erweiterung „ECO+“ spezifiziert der Projekt-Initiator die gewünschten überflüssig. Eigenschaften des Musters sowie die benötigte Menge mit dem gewünschten Liefertermin und 63 den Partner, an den das Muster ausgeliefert Dokument, produziert und liefert das Muster und werden soll. Der mit der Muster-Produktion dokumentiert dessen Fertigstellung. beauftragte Partner prüft seinerseits die Daten im

Project

Spinning Mill Weaving Mill Finishing Mill

Samples needed

Specifies & Delegates

Ya rn Sample

produces & sends Grey Fabric documents Sample Ya rn Sample

produces & Finished Fabric Ya rn Sample sends Sample Ya r n documents Sample Grey Fabric Sample produces & documents Grey Fabric Finished Grey Fabric Sample Sample Fabric Sample

sends Finished Fabric Sample

Sample Fabric Developed & Documented Sample

Abbildung 14. Vereinfachtes Beispiel für den Ablauf einer Muster-Produktion. Die Spinnerei initiiert hier das Projekt.

Abbildung 14 illustriert dies beispielhaft für die Falls Tests am Rohgewebe oder am veredelten Spinnerei als Projekt-Initiator und –Koordinator: Gewebe erforderlich sind, wird dies vom Die Spinnerei Llaudet benötigt ein veredeltes Projekt-Initiator, der Spinnerei, in einem Gewebe aus einem bestimmten Garn. Sie zusätzlichen Dokument „Gewebe-Test-Set“ spezifiziert das Projekt und erstellt die Doku- spezifiziert. Die Tests werden vom Labor des mente für das Garn- und Rohgewebe-Muster Instituts „Intexter“ ausgeführt und in separaten sowie für das veredelte Gewebe in der Muster- Test-Dokumenten protokolliert. Die Ergebnisse Datenbank. Dies entspricht einer Auftrags- werden in das Dokument „Gewebe-Test-Set“ Vergabe. Anschließend produziert die Spinnerei übernommen. das Garn-Muster und dokumentiert es. Daraufhin schickt sie das Garn-Muster an die Weberei. Erweiterung „ECO+“: Einbeziehung von Diese fertigt entsprechend der ihr im Dokument Umwelt-Aspekten für das Rohgewebe-Muster übermittelten Spezifikationen das Rohgewebe und dokumen- Um den Umwelt- und den Gesundheitsschutz tiert es dort. Anschließend reicht die Weberei das bereits in der Produktentwicklung zu berücksich- Rohgewebe an die Veredlung weiter, die nach tigen, müssen entsprechende Informationen dem Veredeln ihr Muster dokumentiert und das hierzu in den Entwicklungs-Ablauf integriert fertige, veredelte Gewebe-Muster an die werden. Dazu wurden in die Muster-Datenbank Spinnerei zurückschickt. zwei weitere Dokument-Vorlagen integriert. Mit der Dokument-Vorlage „Indikator“ können 64

Kriterien, Testmethoden und Hersteller- mentiert. Bei der Dokumentation der Entwick- Deklarationen für umweltfreundliche und lungsergebnisse werden neben den funktionellen gesundheitlich unbedenkliche Textilien be- Eigenschaften der Muster auch Prozessdaten und schrieben werden. Die Kriterien können von den Aspekte des Umwelt- und Gesundheitsschutzes Projektpartnern selbst oder von externen Stellen, berücksichtigt. Alle Dokumente werden den z.B. von Stellen zur Vergabe von Produktlabeln jeweiligen Projekt-Partnern über den Replikati- (EU ECO Label, ECO-TEX 100, Eco Tex 100+) ons-Mechanismus von Lotus Notes in der jeweils stammen. Einem Muster können verschiedene aktuellen Version zugänglich gemacht. Die Indikatoren zugeordnet werden. Produkt-Entwickler werden damit von mühseli- Viele Anforderungen aus Umwelt- und Gesund- gen Kommunikationsprozessen zur Informati- heitsschutz sind jedoch nicht direkt Produkt- onsbeschaffung und von Archivierungs- Mustern zugeordnet, sondern den für diese tätigkeiten erheblich entlastet. nötigen Material- und Energieflüsse in der Auf Informationen über die Produkt- und Produktionsphase. Beispiele hierfür sind Prozess-Spezifikationen, welche für alle Partner Kriterien für Farb- und Hilfsstoff-Einsatz, relevant sind, kann somit einfach zugegriffen Grenzwerte für Abwasserbelastungen oder Emis- werden. Dadurch, dass alle Informationen in sionen. Um diese Anforderungen ebenfalls einer einheitlichen Datenbank zusammengefasst berücksichtigen zu können, wurde die Doku- werden, können auch dem Konsumenten, der ment-Vorlage „Fluss“ in die Datenbank integ- Öffentlichkeit oder den Behörden leicht Informa- riert. Ein Initiator kann für einen Fluss  tionen über die Umwelt- und Gesundheitsver- ähnlich wie für ein Muster  die Durchführung träglichkeit des Produktes verfügbar gemacht von Tests veranlassen. Z.B. kann der Veredler werden. „Fibracolor“ das Labor im „Intexter“ beauftra- gen, eine Abwasser-Analyse durchzuführen. Hierzu wurden die Vorlagen für Muster- Danksagungen Dokumente um die Möglichkeit, den Mustern diese Flüsse zuzuordnen, erweitert. Wir möchten uns bei Josef Schmidtbauer, Ferner wurden die Muster-Dokument-Vorlagen Heinrich Firgo, Christian Rohrer und Bernd mit den im Abschnitt "Bilanzierung der Material- Zauner bei der Lenzing AG für Ihre freundliche und Energie-Ströme für Lyocell, Viscose und Zusammenarbeit bedanken. Baumwolle" verwendeten Formeln zur Abschät- Wir bedanken uns bei unseren spanischen zung des Energie- und Wasserverbrauchs Partnern aus dem VIRTEX-Projekt, den Unter- ergänzt. Dies ermöglicht eine erste grobe nehmen „Hilaturas Llaudet S.A.“, „Mas Molas Abschätzung des Energie- und Wasserverbrauchs S.A.“ und „Fibracolor S.A.“ sowie dem For- für die Muster und die künftigen Produkte. In der schungsinstitut „Intexter“ der „Universidad weiteren Erprobung der Datenbank ist die Politècnica de Catalunya“ herzlich für die Allgemeingültigkeit der Formeln durch Ver- Zusammenarbeit bedanken. Insbesondere die gleichsmessungen zu validieren. Mitarbeiter Inés Algaba, José Tornero und Samuel Pérez haben vor Ort die umfangreiche Erfassung und Pflege der Daten sowie die Zusammenfassung Erstellung und Wartung der Musterdatenbank übernommen. Die bisherige Anwendung des Pilotsystems Unser Dank gilt an dieser Stelle ebenso Herrn „Muster-Datenbank“ zeigt folgende Vorteile: Die Rainer Wolf. Es hat wesentlich zur IST-Analyse Datenbank unterstützt sowohl das Projektmana- und zur Konzeption der Muster-Datenbank gement als auch die Dokumentation der Entwick- beigetragen. lungsergebnisse in der gemeinsamen Produktentwicklung. Der Entwicklungsprozess wird von der Spezifizierung und Initiierung des Projektes und der Festlegung seiner Entwick- lungsziele bis zur abschließenden Bewertung der Projektergebnisse abgebildet und damit doku- 65

Literaturverzeichnis 15. Schwank Th. (2000): Stufenübergreifende E- Commerce-Anwendung. Vortrag auf dem WHU- 1. Davidow, W.H.; Malone, M.S. (1992): The Kongress „E-Commerce“ in Koblenz, 6. Septem- Virtual Corporation: Structuring and revitalizing ber 2000. the corporation for the 21st century. New York: 16. Stuart I., Mueller P.: (1994): Total quality Harper Business,1992. management and supplier partnerships: A case 2. DIN EN ISO 14001 (1996): Umweltmanage- study. International Journal of Purchasing & mentsysteme. Spezifikation mit Anleitung zur Materials Management 39(1994)1, S.14ff. Anwendung. Leitfaden. Berlin: Beuth Verlag, 17. Wolschner et al. (1996): Cellulosic Fibre 1996. Industry- economic and ecological Aspects of 3. DIN EN ISO 14040 (1997): Umweltmanagement, further developments. Lenzinger Berichte 75/96, Ökobilanz: Prinzipien und allgemeine Anforde- S. 9-13. rungen. Berlin: Beuth Verlag, 1997. 4. DIN EN ISO 14041 (1997): Umweltmanagement, Ökobilanz: Festlegung des Ziels und des Unter- Quellen und Erläuterungen suchungsrahmens sowie Sachbilanz. Berlin: Beuth Verlag, 1997. 1. Siehe hierzu: Engelke et al. (1994) und Stuart et al. 5. Eibl, M. (Lenzing Lyocell GmbH & Co KG), (1994). Ein Beispiel für eine vertikale Kooperation Mangeng, B. (Lenzing AG) und Alber, S. (IATC gibt Schwank (2000). Wien)(1997): Ökobilanz von Lenzing Lyocell: 2. Siehe: Davidov et al. (1992), Oksana et al. (1995) Eine Stoff- und Energie-Bilanz. Lenzinger Be- sowie Scholz (1994). richte 76/97, S. 95ff. 3. Siehe: Firgo et al. (1996), Enquete (1995). 6. Engelke, M. und Pfohl H.-Ch. (1994): QM- 4. GaBi3 ist ein Software-System zur Ganzheitlichen Systeme sind extern motiviert. Zeitschrift für Bilanzierung. (PE & IKP 1998). Es wurde am Institut industrielles Qualitätsmanagement 39(1994)8, für Kunstoffkunde und Kunststoff-Prüfung (IKP) S.860ff. entwickelt und für das Forschungsprojekt zur 7. Enquete-Kommission "Schutz des Menschen und Verfügung gestellt. der Umwelt" des Deutschen Bundestages (Hrsg.): 5. Siehe DIN EN ISO 14040 (1997). Die Industriegesellschaft gestalten. Perspektiven 6. Näheres zur Abluft der Viscose-Produktion für einen nachhaltigen Umgang mit Stoff- und erläutern Wolschner et al. (1996) sowie Schmidtbau- Materialströmen. Bonn: Economica Verlag 1994, er et al. (1996) und Pleva (1995). ISBN-NR. 3-87081-364-4. 7. Siehe hierzu: Firgo et al. (1996) sowie Enquete 8. Firgo H., Eibl M. und Eichinger D. (Lenzing AG) (1995). (1996): Lyocell  eine ökologische Alternative. 8. Näheres dazu ist in Eibl et al. (1997) sowie Lenzinger Berichte 75/96, S. 47ff. Schmidtbauer (1997) beschrieben. 9. Oksana, A.; Faisst, W.; Härtling, M.; Sieber, P. 9. Ein Elementarfluss ist ein Stoff oder eine Energie, (1995): Virtuelle Unternehmen als Unterneh- der bzw. die der Umwelt ohne vorherige Behandlung menstyp der Zukunft? In: HMD 185/1995, S.8- durch den Menschen zugeführt oder entnommen 23. wird. 10. PE Product Engineering und Institut für Kunststoffkunde und Kunststoff-Prüfung (IKP), Univ. Stuttgart (DE) (1998): GaBi3 Manual. April 1998. http://www.ikp2.uni- stuttgart.de/gabi, http://www.pe-product.de. 11. Pleva R. (1995): ÖchemZ Nr 4, 1995, S. 131- 133. 12. Schmidtbauer J. (Lenzing AG) (1997): Clean Production of Rayon - an Eco-Inventory. Lenzin- ger Berichte 76/97, S.27ff. 13. Schmidtbauer J., Böhringer B. (1996): Lenzinger Berichte: 75/96, S. 15-22. 14. Scholz, Ch. (1994): Die virtuelle Organisation als Strukturkonzept der Zukunft? Arbeitspapier Nr. 30, Universität des Saarlandes Saarbrücken, Lehrstuhl für Betriebswirtschaftslehre. September 1994. 66

DIE VERARBEITUNG VON LENZING LYOCELL ® NACH DEM RO- TORSPINNVERFAHREN: GESTERN - HEUTE

Reinhard Kampl

Lenzing AG, A – 4860 Lenzing, Österreich

Projekt WORLD - COTTON INDUSTRY Spinning Machinery Capacities versus Fiber Consumption

M achine ry installed Fiber Consumption Diese Versuchsreihen stellen ein gemeinsames (R ing & O E* ) 1.000 tons Mio.pieces

Projekt von Fa. Lenzing AG und Fa. Schlafhorst 26.000 220

24.000 200 partnerschaftlich unter dem Titel „BELCORO 22.000 180 20.000 S y nth e tic S ta p le 160 ®„ für die ITMA – ASIA im Oktober 2001 dar. 18.000 140 16.000 Cell.Staple

14.000 120 Cotton 12.000 100

Nahezu 50% der europaweit verarbeiteten Visco- 10.000 80 8.000 60 sefasern gehen in die Rotorspinnnerei. Es werden 6.000 40 4.000 flächendeckend alle Nummernbereiche und Ein- 2.000 20

0 0 1960 1970 1980 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1960 1970 1980 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1960 1970 1980 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 satzgebiete in diversen Mischungen für viele WESTERN EUROPE,USA, TOTAL W ORLD REST OF WORLD JAPAN * OE x5 = s pindles equivalent Endeinsatzgebiete produziert. 1960 Cellulos ics included in Synthetics source: ITMF Lenzing Lyocell ®, die Faser des neuen Millen- Abbildung 2. niums, mit den hervorragenden Eigenschaften ist geradezu prädestiniert, den 1983 begonnenen WEST EUROPA Siegeszug von Viscose im Rotorbereich fortzu- VISCOSE STAPLE FIBER setzen.

Nachdem die Verfügbarkeit von Baumwolle und 100% deren Ressourcen begrenzt ist , ergibt sich eine 90% 80% enorme Chance, diesen Bedarf durch innovative 70% Cellulosefasern abzudecken. 60% RING 50%

Weltweit gesehen steigt der Bedarf der Faser- 40% OPEN-END gruppe von saugfähigen cellulosischen Fasern, 30% 20% was ebenso auf eine Marktlücke für den Rohstoff 10% Lenzing Lyocell ®, hinweist (Abbildngen 1-3). 0% 1990 1995 1999

Die Ausarbeitung der Prozess- u. Garnparameter source: Cirfs, Lenzing AG wurde gemeinsam mit der Fa. Schlafhorst durch- Abbildung 3. geführt. Steigende Anforderungen an Textilmaschi- WORLD CONSUMPTION nenbau und Faserindustrie Absorbent Fibers vs. Non-absorbent Fibers Die gemeinsame Vorgangsweise von Textilma- 52,5 schinenbau und Faserindustrie, um Synergien zu 43,8 55 39,5 nützen, ist unumgänglich notwendig, um den 50 34,2 45 Herausforderungen des gemeinsamen Marktes zu 30,2 non-a bs orbent fibers 40 28,4 absorbentfibers 35 begegnen. 22,0 20,7 30 16,2 13,1 Nur ein Abgleich der maschinentechnischen 25 10,8 4,8 [mio. tons] 20 Neuentwicklungen mit den neuen Fasergenerati- 15 10 21,1 23,3 23,1 24,1 17,2 19,4 onen der Faserproduktion kürzt die Entwick- 5 0 lungszeiten ab und verhindert nachgeordnete 1970 1980 1985 1990 1995 e st.2000 kostenaufwändige Korrekturen. Die Fa. Schlafhorst hat durch die Entwicklung Abbildung 1. der Maschinengenerationen von SE-7 bis SE-11 eine entscheidende Basis für Qualität und ratio- nelles Produzieren in der Praxis gelegt. 67

Im weiteren steht die Verbindung des „Belcoro - • Maschinenkonditionen Gedankens“, Maschinentechnologie und Fa- • Änderungen Faser serentwicklungen, mit kontrollierten Schritten • Änderungen Maschine bis zum fertigen, textilen Gebrauchsartikel zu • Faserdaten führen: „Fiber to Fabric“ (Abbildungen 4-5). • Garndaten.

Lenzing Lyocell ® - Gestern und Heute Speziell im Rotorbereich ist beim Einsatz für Faserdaten Kettmaterial die Festigkeit ein entscheidendes GESTERN HEUTE Kriterium. Besonders im feinen Nummernbe- 1997 2000 reich Nm 60 – 70 kommt dieser Festigkeitsvor- teil bei Lyocell in den folgenden Stufen der Faserfeinheit / dtex: 1,3 1,3 Festigkeit / cN/tex: 35 - 37 40 - 42 „Textilen Kette“ voll zum Tragen (Tabelle 1). Dehnung / %: 13 - 14 15 - 17 Festigkeit nass / cN/tex: 29 - 31 34 - 36 Dehnung nass / %: 17 - 19 17 - 19 Tabelle 1. Vergleich 1997 – 2000. Schlingenfestigkeit / cN/tex: 18 20 Parameter Nm 60/1 Nm 68/1 Abbildung 4. (1997) (2000) Tenacity, cN/tex 19.3 20.0 Lenzing Lyocell ® - Gestern und Heute Elongation, % 8.5 8.0 Maschinenkonditionen Uster CV % 16.3 16.3

GESTERN HEUTE Thin Places –50% 65 70 1997 2000 Thick Places +50% 120 112 Autocoro SE-9 Autocoro SE-11 Rotor: T233D T233B5 Neps +280% 35 26 Drehzahl: 100.000 upm 100.000 upm ALW: S22P S21DN Drehzahl: 8000 upm 9700 upm Ends-Down / 1000 Rh 200 66 Düsen: KN 4 K4 Garnnummer: Nm 60/1 Nm 68/1 Drehungsbeiwert: αm 115 αm115 Torque-Stop: TS 30/3 weiß TS 30/3 weiß Vergleich CLY und LF – Type Abbildung 5. Die Vergleiche sollen herausarbeiten, dass die Verarbeitung der LF-Variante in 1.3 dtex/38mm Prozessparameter CLY - Standard 1997 zu glzd. in der Spinnerei in keiner Weise schwieri- 2000 ger wird, sondern im Gegenteil neben besten Laufeigenschaften auch hervorragende Quali- Die gemeinsame Entwicklungsarbeit startete im tätsdaten zu erzielen sind (Abbildungen 6-8 und Jahr 1997 mit einer der ersten Fasergenerationen Tabelle 2). von Lenzing Lyocell ® 1.3 dtex/38mm glzd. Der Vergleich dieser Fasertype - praktisch der ersten Stunde - mit der in Stufen optimierten Vergleich Lenzing Lyocell ® Faser und der weiterentwickelten Technologie, zu Lyocell LF soll in verschiedenen Richtungen aufgezeigt Maschinenkonditionen werden. Lyocell Lyocell LF Der entscheidendste Vorteil der neuen cellulosischen Faser liegt in der besseren Substanzaus- Autocoro SE-11 Autocoro SE-11 Rotor: T233B5 T233B5 nützung gegenüber den herkömmlichen Drehzahl: 100.000 upm 100.000 upm Cellulose-Regeneratfasern, der höheren Nassfes- ALW: S21DN B20DN Drehzahl: 9700 upm 9200 upm tigkeit und Schlingenfestigkeit. Düsen: K4 K4 Garnnummer: Nm 68/1 Nm 68/1 Drehungsbeiwert: αm115 αm115 Untersuchungen und Messwerte werden wie Torque-Stop: TS 30/3 weiß TS 30/3 weiß folgt gegenüber gestellt : Abbildung 6. 68

gutes Arbeitsvermögen in allen Verarbeitungs- Vergleich Lenzing Lyocell ® zu Lyocell LF stufen verweisen kann (Tabelle 3). Faserdaten Tabelle 3. Comparison of productivity, Len-

Lyocell Lyocell LF zing Lyocell LF – Nm 68/1. Parameter 100000 110000 125000 Faserfeinheit / dtex: 1,3 1,3 Festigkeit / cN/tex: 40 - 42 35 - 37 Tenacity, cN/tex 17.0 17.0 17.0 Dehnung / %: 15 - 17 9-11 Festigkeit nass / cN/tex: 34 - 36 27 - 29 Elongation, % 6.3 7.1 6.5 Dehnung nass / %: 17 - 19 11 - 13 Schlingenfestigkeit / cN/tex: 20 17 Uster CV % 14.8 15.2 15.2 Abbildung 7. Thin Places –50% 26 23 30 Thick Places +50% 54 64 55 Produktivitätsvergleich an Lyocell LF Neps +280% 18 9 19 Maschinenkonditionen Ends-Down / 1 30 130 Lyocell LF Lyocell LF Lyocell LF 1000 Rh

Autocoro SE-11 Autocoro SE-11 Autocoro SE-11 Rotor: T233B5 T231B5 K230B5 Drehzahl: 100.000 upm 110.000 upm 125.000 upm ALW: B20DN B20DN B20DN Produkte in der Praxis / Innovationen Drehzahl: 9200 upm 9200 upm 9200 upm Düsen: K 4 K4 K6 Garnnummer: Nm 68/1 Nm 68/1 Nm 68/1 Drehungsbeiwert: αm 115 αm115 αm135 Für den Einsatz von Bettwäsche , Hemden u.- Torque-Stop: TS 30/3 weiß TS 30/3 weiß TS 30/3 weiß Blusenstoffen sind Rotorgarne eigentlich nicht Lieferung: 105 m/min 116 m/min 112 m/min mehr wegzudenken. Abbildung 8. Die Vorteile in den verschiedenen Verarbei- tungsstufen sind klar feststellbar und ergeben Tabelle 2. Vergleich Nm 68/1 Lyocell und hervorragende Gebrauchswerte und Trageeigen- Lypcell LF. schaften. Die Faser Lenzing Lyocell ® ist noch lange nicht Parameter Nm 68/1 Nm 68/1 ausgereizt, dies belegen die jüngsten Untersu- (Lyocell) (Lyocell LF) chungen. (und es sind schon eine Reihe von Tenacity, cN/tex 20 17 Entwicklungen im Vorfeld.) Elongation, % 8.0 6.3 Die Erzeugung von Rotorgarnen mit weichem Griff - erzeugt mit niedriger Garndrehung - ist Uster CV % 16.3 14.8 ein interessanter Aspekt in Richtung neuer Pro- Thin Places –50% 70 26 duktentwicklungen. Besonders beim Rotorspinnverfahren, wo viele Thick Places +50% 112 54 Fasertypen im Festigkeitsbereich bei feinen Neps +280% 26 18 Nummern die Bedingungen nicht erfüllen, ist der Einsatz von Lyocell als Trägerfaser sinnvoll. Ends-Down / 1000 Rh 66 1 Die Mischungen mit Baumwolle und Flachs ergeben interessante Qualitätsverbesserungen. Durch Zumischung sind sowohl Festigkeitserhö- Entwicklung im LF – Bereich hungen mit besserem Arbeitsvermögen als auch neue Griff – Optikvarianten möglich. Für die Praxis hat sich für verschiedene Einsatz- Faserentwicklungen im Micro – CLY Bereich gebiete eine Reduktion der Fibrillierstufe der sind ebenso angedacht und öffnen neue Anwen- neuen Faser als Vorteil herausgestellt. Es wurde dungsgebiete. daher eine nicht fibrillierende Faser entwickelt, die trotz einer leichten Absenkung der Festig- keitswerte in der Faser noch immer auf ein sehr 69

Zusammenfassung grifflich interessante Varianten im Strickbereich, eingesetzt werden können. • Es kann deutlich dokumentiert werden , dass • Wie aus dem Leistungsvergleich hervorgeht, die Entwicklung im Maschinenbau sowie die ist Lenzing Lyocell ® speziell im feinen Num- Weiterentwicklung der Faser einen positiven mernbereich ( Nm 60 bis 70), wo Viscose und Einfluss auf die Garnparameter und auf die Pro- Baumwolle nicht mehr rationell produzierbar zessstabilität, ergeben. sind, deutlich überlegen. • Die Entwicklung der nicht fibrillierenden Neue Anwendungsgebiete für feine, cellulosi- Lyocell Type macht eine rationelle Herstellung sche Rotorgarne eröffnen sich aus diesem Be- von Garnproduktionen möglich, die sowohl in reich. der Weberei als kettfestes Rotorgarn als auch als 70

Experience with Lyocell and Lyocell with cotton and polyamide blends

Josep Maria Llaudet

Hilaturas Llaudet, S.A.

Introduction plus constant and intensive effort into research and development. In this paper, I would like to provide a brief Since 1997, our quality system has been certified summary of our experience as a spinning mill in accordance with the ISO 9001 standard, and with the new generation of cellulose fibres. The the majority of our yarns have been analysed for Lenzing Lyocell® fibre. harmful substances in accordance with the Oeko- My intention is to give you a brief report con- Tex 100 standard. cerning our innovation strategy, which will not The continuous, up-to-date information concern- be limited to the spinning processes, but which ing suitable applications for our products that is will also contemplate our active participation in provided to our customers, together with an effi- the subsequent weaving processes and in the cient technical “Post Sales Support”, are further adornment of the fabrics. examples of our most notable characteristics. I shall also refer to the applications that have Our yarns are therefore highly appreciated and been experienced and on the future prospects of employed in many EU countries, and in other this new range of yarns based on the Lenzing overseas countries, for the production of soaked Lyocell® fibre. fabrics, knitted fabrics, sewing threads and other textile and technical applications. Our export figures currently exceed 70% of the total produc- Hilaturas Llaudet, S.A. tion, which is approximately six million kilo- grams per year. Hilaturas Llaudet, S.A. was founded in the year One of the paths that can be taken to guarantee 1901 by my great grandfather, which means that the survival of our textile industry, which has it is about to celebrate one hundred years of exis- expensive labour costs, should be based on pro- tence. It is a medium-sized family business, duction innovation in order to reach the highest which manufactures high quality yarns using the technical, qualitative and fashion levels that are ring spinning system. It is currently managed by also respectful of the environment. a Management Committee belonging to the The offer and the distribution systems have fourth generation of the Llaudet family. It owns evolved and radically changed over the last few four spinning mills equipped with modern ma- years, and they are going to continue doing so chinery installations and a single plant for pack- even more in the future. The well-known names age dyeing, all of which are located in the and distribution chains are being obliged to con- autonomous region of Catalonia, in the north- stantly innovate their offers. When faced by the east of the Iberian peninsular. current intense competition, differentiation fac- My name is Josep Maria Llaudet. I obtained my tors are being pursued that are becoming more Textile Engineering Diploma at the Fach- and more in line with the tastes of an ever- hochschule of Reutlingen (Germany). From 1971 increasingly demanding and knowledgeable con- I was responsible for the Commercial Depart- sumer. Along these lines, it is necessary for the ment and the Product Applications Department, entire textile production chain to become in- then in 1997 I took over the management and volved. Presidency of the Board of Directors of Hilaturas There is also an increasing ecological awareness, Llaudet, S.A. both in production and in the generation and Our products have always distinguished them- treatment of waste products and also in consumer selves for their high levels of quality and innova- goods. tion. All of which is thanks to cutting-edge With the globalisation of markets, competition production technology, strict control over quality with those countries having cheap labour in the 71 production of basic products has intensified in an European yarns are therefore faced with the need extraordinary fashion. to develop products that are clearly innovative European yarns, being the first link in the textile and distinguishable. The production of quality chain, cannot remain aloof from this reality. In raw materials, whether used 100% or mixed with order to be considered as a leading industrial natural and/or man-made fibres that provide both sector, it has to achieve a high level of specialisa- technical and aesthetic improvements to the end tion and to make a significant contribution to the product, with the consequent added value. results of the end product. Here, it is those small- This is the case of yarn obtained from the new and medium-sized companies, which are highly generation Lyocell cellulose fibre, where the specialised and flexible, that will have the great- products require specific research and develop- est opportunity. ment into applications and later adornment. This During my professional life of the last few years, is a true challenge to both technology and inno- I have been a faithful defender of the need to vation. encourage research and development , not only The Lyocell fibre represents a significant contri- in the yarn fields, but also in all those processes bution to the textile industry, not only from the within the textile chain that contribute to the at- ecological point of view, but also thanks to its tainment of quality, highly innovating products properties and characteristics, together with its that possess solid added value. For this reason, formidable potential for innovation. Through the Hilaturas Llaudet, S.A., has taken this opportu- employment of specific finishes, it is possible to nity aboard, to the point where it has become a obtain fabrics and garments with numerous inter- significant part of its philosophy. esting variations in appearance and feel. The This fact has lead to the development of qualita- immense development possibilities open up tive concepts and differentiation factors, such as: pathways to truly revolutionary textiles. The Lyocell fibre is being put forward as the Quality. This is understood as being the obtain- most promising innovation in the man-made fi- ing yarns with high qualitative parameters that bre sector for almost half a century. Since it is permit high performance in the weaving process, manufactured to be respectful of the environ- together with an unsurpassable appearance and ment, the Lyocell fibre is completely biodegrad- behaviour in the use of the end product. able, its production is ecological and it meets most of the requirements of the contemporary Innovation. This is understood as being the pro- textile industry. duction of yarns with new physical and aesthetic Because of its high absorption capacity and characteristics, which are in line with the latest moisture transfer rate, the Lyocell fibre, whether fashion trends and contribute further added value used pure or mixed with other natural or man- to the end product. made fibres, complies with the consumers’ demands for comfort. Functionality. The quality and properties of the Because of its inherent dry and wet strength selected raw materials should follow criteria of properties, the Lyocell fibre is located at a high functionality (comfort and easy-care etc) and level in terms of “easy-care” properties and should also contribute to endow the end product moreover, it will not shrink. with particular and differentiated aesthetic fac- The Lyocell fibre possesses a series of unique tors (appearance, hang, feel and colour etc). advantages: • It provides the end product with excellent Versatility. To conceive new yarn qualities that properties. The advantages of a cellulose fibre, permit their use in a wide range of applications. usage physiology, both dry and wet strength, durability, volume and extreme softness, thanks Competitiveness. This is understood as being the to its permanent chemical curl, controlled fibril- just relationship of “value for money” which lation, and it can also be machine washed. allows the manufacture of high quality, innovat- • It is a raw material that is attractive to the ing articles, which are, at the same time, com- textile production line. It allows high levels of petitive. productivity in both spinning and weaving, dura- 72 bility in wet conditions and cost-effectiveness in sector, I am now able to confirm the growing dyeing and finishing. interest and demand for yarns manufactured with • It is ideal for innovation and creativity. New Lyocell fibre. possibilities in both appearance and feel, thanks to the controlled fibrillation. • Respectful of the environment. Obtained Lenzing Lyocell fibre yarns through a process that is respectful of the envi- ® ronment, sustainable and biodegradable material. Why have we chosen Lenzing Lyocell fibre? • Because we consider that Lyocell is a cellulose fibre with a future. Hilaturas Llaudet and Lyocell fibre • Because of the guarantee that we are offered by a fibre producer such as Lenzing, which is The enormous expectations that have been cre- backed up by our long and intense relationship ated around this new generation of cellulose fibre that covers more than thirty years. around 1993, awakened our interest in the possi- • Because of the proven quality and extremely bility of including it in our production pro- interesting properties and characteristics of the gramme in the near future. The encouraging Lenzing Lyocell® fibre, which significantly sur- results that were then obtained in the “denim” passes all other cellulose fibre known today. sector also made a significant contribution to • Because it is a fibre with a natural origin that this. provides a high degree of comfort and its feel is We complied as mush information as was possi- extremely pleasant to the skin. ble concerning the available experience from • Because its production process is highly re- both Europe and Japan. Except for a few specific spectful of the environment. applications, we found ourselves facing an em- • Because it is a biodegradable fibre with bryonic and somewhat disappointing situation Oeko-Tex certification. because of the presence of significant problems. • Because it provides a wide range of applica- We learned that the technology and processes for tion possibilities. dyeing and finishing on the fabric weave was • Because it allows various, highly innovative still in an experimental stage. Actual experience finishes to be obtained. was still scarce and there were serious problems • Because it can be finished in piece (across in obtaining an acceptable product quality. the width and the weave) and the finished gar- As from this point in time, we decided that our ment. own R + D Department would carry out, right • Because it can be mixed with other natural from the very beginning, a thorough investiga- and man-made fibres, emphasising their proper- tion and experimentation in to the applications, ties. in which all the textile line processes, in other • words, weaving and, above all, preparation, dye- Because it represents a true challenge to both ing and the finishing of the fabrics should be technology and innovation. contemplated. ® As a first step, and in order to establish the state The yarns that employ Lenzing Lyocell fibre and which currently form part of our manufactur- of the new dyeing and finishing techniques, contact was established with the main machinery ing programme are as follows: LYOCELL: 100% CLY, Lenzing Lyocell® 1.3 manufacturers and with most of the chemical product manufacturers, together with a series of dtex 38 mm bright LYOCOT 67/33: 67% CLY, Lenzing Lyocell® well-known prestigious finishing firms. The work that has been carried out during these 1.3 dtex 38 mm bright 33% CO, Cotton 1” 1/8 super-combed last few years has provided us with deep knowl- ® edge as to the application possibilities for this CLYPA 75/25: 75% CLY, Lenzing Lyocell 1.3 dtex 38 mm bright new product. Today, thanks also to the Lenzing Marketing 25% PA, Polyamide 6.6 DuPont Nylon, 2.2 dtex 40 mm semi-dull Department and to the efficient collaboration with a series of firms belonging to the textile 100% LYOCELL 73

Our company was one of the first Lenzing cus- Knitted fabrics: Fully fashioned (rectilin- tomers to experiment with the Lenzing Lyocell® ear knitting machines and cotton ma- fibre when this was still being produced at a pilot chines) plant installed at Lenzing. After several years of Hosiery prior investigation, as from September 1997 we • Sewing threads began the industrial production of yarn employ- ing 100% Lenzing Lyocell® 1.3dtex38mm Soaked fabrics. Successful investigation has bright. been carried out, on both dyeing and finishing across the width (Pad batch), and dyeing and The specifications for the yarn that was em- finishing across the weave (airjet and airtum- ployed are as follows: bler). Fineness 1.3 dtex The R + D that was carried out into soaked fab- Length 38 mm rics (spinning, weaving, preparation, dyeing and Appearance bright finishing), were included in the Brite-Euram Section oval VIRTEX programme in Task 2.3 of the Quality Twist permanent chemi- Chain, in which Mas Molas, S.A. (fabric manu- cal facturer), Fibracolor, S.A. (fabric preparation, Strength (acon.) > 40 cN/tex dyeing and finishing) collaborated, together with Stretching > 14% the textile technological institutes ITV- Wet strength (85%) Denkendorf and Intexter.

These yarns were designed for creativity and Knitted fabrics. This is perhaps the area in which comfort. The yarns that are manufactured with we have concentrated most of our efforts. The natural origin Lenzing Lyocell® fibres harmonise lack of available information as to the prepara- with our bodies. The appearance of fabrics that tion, dyeing and finishing of knitted fabrics en- are manufactured with LYOCELL yarns is, by couraged us to deeply examine this subject. sight and touch, one of the finest natural fibres. Today, after carrying out research and experi- Garments that are produced with LYOCELL mentation with various specific finishing ma- yarn are extremely pleasant to the skin, allow chines, we are able to state that the process now active transpiration, do not produce allergy and offers full guarantees of quality. provide good absorption of body moisture. They One of the machines that was most successfully are easy to take care of and may be machine employed in the knitted fabric finishing process washed without any problems. was the Alliance Zephyr Air-tumbler. This ma- The range of counts is as follows: chine carries out the fibrillation process of the Nm 1/34, Nm 1/34 voile, Nm 1/40, Nm 1/50, dyed material in a water medium, the enzymatic Nm 1/70, Nm 1/70 crêpe S+Z, natural, white and defibrillation process and, if required the dry coloured (package-dyeing). These yarns are also tumble and final drying treatment. supplied in two- or three-plies twists. The R & D work also included experimentation Knitted garments. Other applications that were with the specific machinery for dyeing and fin- successfully investigated were the dyeing and ishing and the most suitable chemical products, finishing of knitted garments that were manufac- together with the preparation, dyeing and finish- tured from knitted fabrics, together with gar- ing processes for: ments that were produced with rectilinear • Yarns knitting machines and cotton machines. In package-dyeing Socks. The application of Lyocell fibre yarns • Soaked fabrics was also developped for the manufacture of Across the width socks. Across the weave • Knitted fabrics Sewing threads. Sewing threads manufactured Across the weave using Lyocell fibre makes an interesting alterna- • Garment tive to 100% cotton sewing threads. The charac- In made-up garment: Soaked fabrics teristics and extraordinary properties of the 74

Lyocell fibre permit the manufacture of sewing CLYPA 75/25. These are yarns that are pro- threads that provide extraordinary performance duced from a fine mixture of 75% Lenzing Lyo- and behaviour in the production of all types of cell® fibres and 25% of Polyamide 6.6 fibres. garments. The composition and properties of CLYPA 75/25 100% Lyocell sewing threads are also the most yarn allow the production of soaked and knitted suitable for the production of soaked and knitted fabrics that possess very important characteris- fabrics that have been manufactured from Lyo- tics, appearance and feel. cell yarn or mixtures that are to be later dyed and Through the dyeing of the Polyamide 6.6 fibres finished as garments. and the reserve, bleaching or dyeing of the Lyo- cell fibres, interesting denim are obtained, to- LYOCOT 67/33. Around the middle of 1999, gether with combined colours and two-tone after two years of industrially producing yarns effects. manufactured with 100% Lenzing Lyocell® fibre, The CLYPA 75/25 yarns are also very suitable it was considered a suitable time to increase the for mixing with elastane (Lycra®)fibres.The range with a fine mixture of Lyocell fibre with characteristics of the dyeing of the polyamide combed cotton in proportions of 67/33. fibres do not deteriorate the remarkable stretch- This is when we became aware of the combined ing and return strength properties of the elastane action of the Lyocell fibre and cotton. The com- fibres. position and properties of LYOCOT 67/33 yarn Garments that are produced with CLYPA 75/25 allow the production of soaked and knitted fab- yarn are extraordinarily beautiful, pleasant to the rics that possess characteristics, appearance and skin, allow active transpiration, do not produce feel that had been previously unknown. Gar- allergy and provide good absorption of body ments that are produced with LYOCOT 67/33 moisture. They are easy to take care of and may yarn are extraordinarily pleasant to the skin, al- be machine washed without any problems. low active transpiration, do not produce allergy Range of counts: and provide good absorption of body moisture. Nm 1/40, Nm 1/50, Nm 1/70, in natural and col- They are easy to take care of and may be ma- ours (package-dyeing). These yarns are also sup- chine washed without any problems. plied in two- or three-plies twists. Range of counts: The applications of the CLYPA 75/25 quality are Nm 1/40, Nm 1/50, Nm 1/70, in natural, white basically the same as those for the LYOCELL and colours (package-dyeing) 100% quality, except for sewing threads. These yarns are also supplied in two- or three- The processes that are followed for the prepara- plies twists. tion, dyeing and finishing of the fabrics and gar- The same type of Lyocell fibre is used for this ments are basically the same as those employed mixture (1.3 dtex 38 mm bright) and cotton fibre, for articles made from 100% Lyocell. 1” 1/8 combed at 18%. A more cotton-style of feel and appearance was sought, but at the same time maintaining the Conclusions Lyocell fibre properties and characteristics. This product is therefore, recommended for sports- It is quite obvious that we now possess yarn wear, with a wider range of possible end use than qualities that possess extraordinary possibilities in the case of yarn produced from 100% Lyocell that were unthinkable just a few short years ago. (unisex garments). They are products that provide significant im- The applications of the LYOCOT 67/33 quality provements to the production processes and are basically the same as those for the which greatly contribute to innovation and to the LYOCELL 100% quality, except for sewing improvement of the performance of the finished threads. product. It is also true that fear and reticence The processes that are followed for the prepara- involved in the consumption of this type of prod- tion, dyeing and finishing of the fabrics and gar- ucts have been overcome thanks to the gradual ments are basically the same as those employed sway in favour caused by the fabric adornment for articles made from 100% Lyocell. processes. In spite of all this, we are only at the beginning. 75

LYOCELL LF – PROFILE OF A FIBRILLATION-FREE FIBRE FROM LENZING

Christian Rohrer, Peter Retzl, Heinrich Firgo

Lenzing AG, R & D, A - 4860 Lenzing, Austria

Introduction of solvent spinning. In this respect the pulp is dissolved in the NMMO (N-methylmorpholine- Today Lyocell by Lenzing is an established fibre N-oxide) solvent, a highly viscous solution is from the „man made cellulosic“ fibre family. A produced by evaporating water and then extruded lot has been discussed and published about the through spinnerets. Following stretching in an air advantages and disadvantages of this fibre, one gap the cellulose is precipitated into an aqueous important point was and is the effect of solution of NMMO. Finally the product is cut fibrillation on textile finishing and the and washed to recover the solvent. performance properties of textile materials. This fibre is then chemically cross-linked in an In recent past, new Lyocell products have been additional finishing step. This means that the developed in finishing which stand out due to tendency towards fibrillation is prevented by the their outstanding visual appeal and hand introduction of additional linking agents between variations, but which partly require elaborate the cellulose molecules. Lenzing used a patented finishing procedures. Finishers have often substance for this purpose which contains anchor demanded a Lyocell fibre which makes finishing groups from the chemistry of the reactive more simple and more favourably priced. With dyestuffs whereby the selection was of course Lyocell LF, Lenzing has developed a fibre, in influenced by environmental considerations. For which the tendency towards fibrillation is the properties of the product it is decisive that surpressed by chemical cross-linking at the this cross-linking takes place in a never dryed production stage. condition so that the typical fibre properties of Lyocell are largely maintained. In the following The production of Lyocell LF step the soft finish is applied which is necessary for spinning and the fibre is dried. As with the regular Lyocell fibre, the production Lyocell LF has the same basic properties since it process for Lyocell LF is based on the principle is produced using the same technology.

Dissolution process NMMO Addition Spin finish spinning process cross-linking agent drying pulp staple fibre fleece fixing Standard Lyocell Cross-Linking Lyocell LF

Figure 1. Principle of production of Lyocell LF by Lenzing.

Cross-linking during production results in a non crystalline area of the fibre very long crystallites fibrillating Lyocell fibre produced in conditions form which are very highly oriented in the which are readily controllable and the finisher longitudinal axis of the fibre but which have a requires no additional finishing steps to suppress low clustering rate. At the same time these fibres fibrillation. have by comparison a high amorphous orientation. A longitudinally stretched hollow Fibrillation – the cause and effects system results with a relatively large pore volume compared to cotton.[1] The properties of Lyocell are defined at the The result is the special property of Lyocell stretching stage and during precipitation: in the fibres even in a swollen condition (wet), a high 76 mechanical strength and a high dyeing affinity. cellulose fibres without the occurrence of the In parallel terms there is however a low lateral problems we associate with fibre fibrillation. hold between the fibril bundles.[2] No fibrillation effects are observed on a fabric Together with wet rigidity and the mechanical finished in an optimum manner (without high- effects which occur during processing this leads grade finishing) even after repeated washing. to rope marking defects in hank finishing The fibre continues to display the attributes respectively to greying and a change of handle in typical of Lyocell (an oval cross-section or the normal washes. permanent crimp typical of the Lenzing fibre). As a result of the cross-linking agent the fibre has a more pronounced anionic character than normal Lyocell which can lead to a reduction in dyeing affinity with certain dyestuff groups (direct dyeing).

Standard Lyocell.

Lyocell LF. Figure 3. Surface of Lyocell after dyeing (rotor yarn). Following test methods used at Lenzing cellulosic fibres reveal fibrillation in the order of Figure 2. Fibrillation – the cause and effects. the following sequence from no fibrillation to strong fibrillation:Viscose/Modal/Lyocell LF à Cotton à Polynosics à Standard Lyocell. The properties of Lyocell LF by Lenzing Fibre data. Cross-linking leads to characteristic Fibrillation protection. As a result of cross- properties in Lyocell LF which influence the linking – the introduction of links between the fibre data and the performance values. Table 1 cellulose chains – we now have a Lyocell LF shows the results of the fibre test of Lyocell LF fibre with which it is possible to conduct in which the high relative wet strength processing on the machinery normally used for characteristic of Lyocell, the high transverse strength (loop and knot strength) or the high wet 77 modulus are documented. As a result of cross- With Lyocell LF the differences in the linking the tenacity and the elongation of the morphological properties in combination with fibre are reduced. the changed ionic character cause a slight change in the dyeing behaviour of Lyocell LF, which is however still within the range familiar to the Table 1. Fibre data of Lyocell LF (1.3 dtex). dyer for cellulosic fibres. One should, however, Lyocell Standard observe the clear change in the swelling LF Lyocell behaviour of Lyocell LF, whereby the wet Tenacity cond. [cN/tex] 35-37 40-42 rigidity of Lyocell LF is, surprisingly, much Elongation cond. [%] 9-11 15-17 lower than with standard Lyocell fibres. Wet tenacity [cN/tex] 27-29 34-36 Wet elongation [%] 11-13 17-19 Table 2. Structural parameters of Lyocell LF. Bisfa wet modulus 9,5-10,5 9-10 [cN/tex/5%ε] Lyocell LF Standard Loop strength cond. 17 20 by Lenzing Lyocell [cN/tex] Pore volume [ml/g] 0,82 0,60 Loop elongation cond. 4 Inner surface [m2/g] 507 374 [%] Water retention 69 55 Knot strength cond. 28 capacity [%] [cN/tex] Thickness swelling in 34 15 *Source: fibre test in Lenzing H2O [%]* (remarks: no specification limits) *after 5 min; laboratory test

Fibre morphology. The cross-linking of the cellulose chains in the fibre in a never dryed state results in specific morphological properties. Comparison of fibre swelling 600 From the data provided by the (ISEC, inverse Standard Lyocell Lyocell LF size exclusion chromatography) it is possible to 500 deduce that Lyocell LF has a higher accessibility 400 and a modified pore structure. These changes can be deduced from the water retention capacity and 300 Caustic treatment Mercerisation the swelling behaviour. 200 Thickness swelling [%]

100

Porenvolumen 0 H2O NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / NaOH / 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 0,7 Swelling liquid [°Bé]

0,6 CLY Figure 5. Fibre swelling depending on the CLY LF 0,5 concentration of alkaline solution.

0,4

0,3 Toxicological tests. It is important for users of Lyocell LF to know that no eco-toxicological 0,2 compounds are released when finishing or using 0,1 Lyocell LF. Therefore no formaldehyde is

0 present in Lyocell LF due to cross-linking 1 10 100 1000 chemistry. This has also been confirmed by tests Porendurchmesser [A°] carried out in accordance with Japan Law 112 Figure 4. Comparison of pore volumina of respectively EN ISO 14181-1/01/99. Lyocell LF and standard Lyocell. 78

Processing properties If one compares the results with the data for the normal fibre one can see a reduction in yarn Yarn formation. A look at the yarn values for tenacity respectively elongation which is on the these fibres in ring and rotor spinning shows that same scale as the change in fibre data. All the very good results were obtained whereby the other test variables are at the same level as the running properties were particularly good on the normal fibre. rotor spinning system.

Table 3. Yarn data of Lyocell LF. Parameter Ring yarn Nm50 Rotor yarn Nm 60 Lyocell LF Standard Lyocell LF Standard Uster CV % 10,8 10,8 14,3 15,5 Thin places -50% /1000m 0 0,0 18 55 Thick places +50% /1000m 6 6 46 87 Neps +200 / +280* %/1000m 14 15 8 15 Hairiness 6,4 6,2 5,2 4,7 Yarn tenacity [cN/tex] 26,5 29,9 16,1 19,4 Yarn elongation [%] 9,1 11,1 6,9 8,3 Classimat overall errors [/100km] 55 57 47 55 *Rotor: Rieter R1 Source: internal spin trials from the applicational engineering dept., production controls Lenzing.

Finishing of Lyocell LF. mechanics. It is important that each finishing The chemical stability range of Lyocell LF. For step can influence cross-linking thus leading to every finisher it is of central significance to an adding effect. know that the protection against fibrillation can Figure 6 provides an overview of what pH and be broken down again in specific and known temperature ranges (without considering the conditions. Since each finishing step influences time effect) are possible for Lyocell LF and gives cross-linking to a greater or lesser degree it is examples for finishing routes or steps connected necessary to fine tune the finishing route with with this in accordance with what we know to regard to the chemical resistance of cross- date. linking. Alkaline processes. The chemical stability of temperature Lyocell LF is very good in moderate temperature 120 HT-PES HT-PES ranges in alkaline conditions which means that 110 100 PESCarrier the greater part of the finishing of 100% fabrics 90 strong acid PAC PA respectively blends with cotton can be covered. wool dyeing 80 reactive hot reactive dyeing Thepresenceofoxidationagents(H2O2) leads to wool dyeing 70 100%CLYLF/blendwithcotton a marked reduction in protection against 60 neutralization reactive dyeing 50 fibrillation with higher alkali amounts whereby

20 Merzer isi ng here again the temperature and time are decisive 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 72 g/l NaOH 256 g/l NaOH pH factors. total loss of fibrillation protection

50-70 %reduction of fibrillation protection 30-50 %reduction of fibrillation protection Acid treatment steps. In acid media Lyocell LF is stability of fibrillation protection clearly much more sensitive. Finishing steps in Figure 6. Principle diagram of chemical the range of pH values around 4 can be readily resistance of Lyocell LF. carried out at moderate temperatures and times, lower pH values, however, quickly lead to a The most important variables in this context are reduction in the protection against fibrillation. the pH value, the temperature, time and 79

Table 4. Influence of alkali conditions on protection against fibrillation. Treatment Influence Finishing step 1 g/l Soda, 90°C, 20min No reduction Pre-wash 1 ml/l NaOH (50%), 90°C, 60 min No reduction Alkali treatment 72 g/l NaOH, 20°C, 120 min No reduction * Caustic treatment 250 g/l KOH, 20°C, 180 min No reduction * Sandoflex 1 ml/l NaOH (50%); 4 m/l H2O2 (35%) ~40% reduction Bleach 90°C; 60 min * at the moment even improvements are noticeable

Table 5. Influence of acid on the protection against fibrillation. Treatment Influence Finishing step pH 2-3; 90°C, 60min Loss of fibrillation protection Wool dyeing with strong pick-up pH 4-5; 90°C, 45 min 40-50 % reduction Wool dyeing pH 4; 95°C; 60 min 50 % reduction

Table 6. Examples for different textile bleaches. Procedure Berger Tappi Fibrillation protection Aktivated 6ml/l H2O2 (35%) 73 85 -22 % H2O2 bleach 1ml/l NaOH (50%), 2g/l Soda KKV bleach 45ml/l H2O2 (35%) 72 83 -32 % 25ml/l NaOH (50%), 19 h Steamer 20ml/l H2O2 (35%) 72 83 -25 % bleaching 6ml/l NaOH (50%), 20 min exhaustion 4 ml/l H2O2 (35%) 67 82 -49 % bleach 1ml/l NaOH (50%), 45 min

Influence of the temperature – wet processes. Vernetzungsschutz nach 60 min The cross-links are not resistant to acid or alkaline finishing steps at higher temperatures (>100°C,) which practically affects all PES HT- 100 dyeings. 80 Influence of the temperature – dry processes. 60

The curing (fixation) steps carried out in a dry [%] 40 state with very short retention times (e.g. for 20 10 blends with elastane fibres) can however by 8 9 0 6 7 100 105 5 pH carried out without any problems and without 110 115 120 125 4 any loss of fibrillation protection. Temperatur [°C] Pre-treatment - bleach. Lyocell LF can be bleached with oxidative and reductive agents Figure 7. Fibrillation protection in [%] whereby long treatments at higher temperatures following HT-treatments. are to be avoided. The bleach represents a certain challenge for the finisher since the recommended The activated H2O2 bleach proved to be process conditions, which basically comply with advantageous for the stability of the cross-linking those of cellulosic regenerated fibres, are to be (Warwick bleach). precisely observed. Tests show that a specific selection of optical brighteners has to be made whereby blue-tinted types are to be given preference since Lyocell LF 80 reveals a slightly lower remission in the blue linking agent, the changed pore structure already spectral range. mentioned respectively the accessibility of the An increase in the degree of whiteness in fibre. conditions more drastic than recommended The use of reactive dyestuffs in which the always leads to a loss in fibrillation protection. electrostatic effects are minimised by the The performance of in-house tests revealed no addition of salt showed that deeper dyeing results negative effect in normal household washing. could in part be observed with LF in comparision to standard Lyocell depending on the dye type. Dyeing. When dyeing fibre blends the chemical stability of the cross-links must be very closely Stripping. The stripping of dyestuffs is observed. For this reason the processes shold be connected with considerable losses in fibrillation carried out within the chemical stability range. protection since these procedures (acidic as well Basically Lyocell LF can be dyed without any as alkaline) always have to be carried out on the problems with reactive, direct or vat dyestuffs. border line of the chemical stability range. The behaviour is typical for cellulose fibres and fortheblendwithcottoninparticularagood Light Fastness. Principle tests with Sirius ruby- basis was created for even dyeing results with the red and Sirius scarlet red respectively a direct mercerisability. dye trichromaticity revealed no differences between Lyocell and Lyocell LF. Table 7. Depth of colour (reactive dyestuffs) compared with standard Lyocell. Table 8. Fastness to light - a comparison. Dyestuff ∆L Evaluation Fibre 0,3% 2% 0,3% 3% TRC Cibacron navy-blue FG 0 Small difference type SR SR SS SS hr Remazol brilliant blue R- 3Lighter CLY 7,5 7,5 4 6 7-8 special CLY-LF 6,5 8 4,5 5,5 6 Remazol blue 3R -9 Darker SR Sirius ruby-red; SS Sirius scarlet red; Remazol brilliant blue BB 3 Lighter TRChr: trichometricity of: 1% Sirius yellow KGRL, 1% Reference: Standard Lyocell, Single Jersey. Sirius ruby-red KZBL and 1% Sirius blue KGRLN

The accessibility for dyestuffs is not influenced Wet fastness. Likewise here no difference could by the cross-linking in the spun-wet condition. be found to standard Lyocell with different However, the dyeing behaviour of Lyocell LF is reactive dyestuffs. determined by the anionic character of the cross-

Table 9. Wet fastness – a comparison. SampleWash fastness Perspiration 60°C ISO 105 C03 ISO 105 E04 acidic alkaline Colour CLY WO Colour CLY WO Colour CLY WO CLY Trichromatric./ Remazol dye 4 4-5 4-5 4-5 4-5 5 4-5 4-5 5 CLY LF Trichromatric. / Remazol dye 3-4 4-5 4-5 4 4-5 5 4 4-5 5 CLY Cibacron navy-blue LS 4 4 4 4 3-4 4-5 4 3-4 4 CLYLFCibacronnavy-blueLS4 444 344 34 CLY Remazol jet-black 150 N 3-4 3-4 3-4 3-4 3-4 4-5 3-4 3 4-5 CLY LF Remazol jet-black 150 N 4 3-4 3-4 4 4 4-5 3-4 3-4 4-5 81

Summary As with every new product, however, extensive tests have to still be carried out with Lyocell LF With Lyocell LF the finisher has a Lyocell type to better understand the behaviour in the textile which is much easier to process and the strengths chain. We would, therefore, ask our customers to of which lie, according to our present support this learning process by participating in a knowledge, in the finishing of 100% fabrics and dialogue with the marketing services department blends with elastane, cotton, polyamide, wool and research scientists of Lenzing AG. (cotton system / short staple) and silk. The profile of the fibre shows that it was possible to almost completely retain the advantages of References Lyocell in terms of fibre and yarn properties. Although it is necessary to bear the specific [1] Bredereck et al.,"Theporesystemof properties of a chemically modified fibre in mind cellulose fibres and their significance for fibre when finishing the fibre, the lower finishing properties", 7th IFVTCC Congress, Vienna, 1996. costs should speak for themselves. [2] J. Schurz, Lenz. Ber. 1994, 74, 37. 82

DIE VEREDLUNG DER LYOCELLFASER IN DER WÄSCHEREI

Frank Schneider

Rotta GmbH, Industriestr. 39, D-68169 Mannheim, Germany phone: +49-621-3304185; fax: +49-621-3304199

Die Veredlung der Lyocellfaser in der Wäscherei 1. ROTTA®-BIOFINISH erfolgt nicht in einer normalerweise jedem be- 2. ROTTA®-cure kannten Haushaltswaschmaschine, sondern in ® speziell für die Veredlung konstruierten Maschi- 3. ROTTA -BREEZE nen, die – wie Sie auf dem Bild sehen – wenig 4. COOL-TOUCH AUSRÜSTUNG mit derselben gemeinsam haben. So hat diese 5. SPRAY COATING Maschine ein Trommelvolumen von 3640 l und einenDurchmesservon1,8mundwirdmitca. 1. ROTTA®-BIOFINISH 120 kg Denimmaterial beladen. Die klassische Lyocellfaser weist das größte Fi- Die Art und Intensität der auf das Textilmaterial brillierungsvermögen nahezu aller Fasern auf. einwirkenden Mechanik ist im Gegensatz zu ei- Diese Fibrillierung, sichtbar als Flusen bzw. Pil- ner Haushaltsmaschine für Schmutzwäsche sehr ling, wird durch die starke Mechanik bei der different. Während bei der „normalen“ Wasch- Waschveredlung der Industriewaschmaschinen maschine eher ein Walken bzw. Drehen des Tex- noch deutlich gefördert. Die Fibrillierung bedeu- tilgutes um die eigene Achse zu erkennen ist, tet einerseits vor allem bei der „Meterwarenaus- fallen bei der Industriemaschine die Teile von rüstung“ Probleme hinsichtlich Faltenbildung oben nach unten und beschreiben dabei, bei rich- durch die hohe Nassstarre der Faser, andererseits tiger Einstellung der Parameter Beladung, Dreh- sind dadurch erst interessante Griffe und Optiken zahl und Flottenverhältnis, einen Bogen. Durch wie Angel-Skin, Pfirsichhaut, usw. möglich. die Fallhöhe wirkt sehr viel Mechanik auf das Wichtig ist, dass eine gute und abgeschlossene Textilgut. Primärfibrillation durchgeführt wird, damit bei späteren Haushaltswäschen keine weitere Fibril- Mit dem Siegeszug der Blue Jeans wurden die lierung entsteht und die Kleidungs-stücke unan- bis dahin lediglich für Schmutzwäschen benötig- sehlich machen und zu Beanstandungen bzw. ten Industriewaschmaschinen auch zum Waschen Reklamationen führen können. von fertig konfektionierten Kleidungsstücken - Die Primärfibrillation wird normalerweise mit im Fachjargon „Garments“ genannt – benutzt. sauren, oberflächenaktiven Enzymen beseitigt. Durch die bereits erwähnte hohe Mechanik und Die Firma ROTTA GmbH beschäftigt sich seit in Gegenwart der speziellen Cellulasen und evtl. Jahrzehnten mit Enzymen, insbesondere mit Cel- Bimssteinen wird die Faserstruktur aufgelockert lulasen für die Waschveredlung, und ist weltweit und der Indigo, welcher nicht chemisch, sondern ein Partner der bekanntesten Bekleidungsherstel- mechanisch an die Faser gebunden ist, kann ler. Wir beraten nicht nur bei der Lyocell- leicht abgerieben werden. Man nennt dies Sto- Ausrüstung unsere Kunden bei der Auswahl der newash. Enzyme vor Ort. Heute wird aber nicht nur „gestoned“, sondern in Das Biofinish-Verfahen von Artikeln aus Lyocell der Wäscherei nahezu jegliche Art von Ausrüs- sieht wie folgt aus: tung durchgeführt. Man spricht heute auch von Primärfibrillation: Waschveredlung von Garments. 0,5 - 2 g/l Alkali (Soda, Natronlauge) 1 - 2 ml/l GISAPAL® 116 Vor allem die fibrillierende Faser Lyocell eignet 0 - 2 ml/l ROMAPON® 173 und/oder sich sehr gut für die Waschveredlung zur Erzie- ROMAPON® 1590 lung von modischen Effekten, wie anhand der FV 1 : 6 - 1 : 10, 15 - 20 Minuten, 60 - 70 °C Beispiele gezeigt werden soll: 83

ROTTA-Biofinish: wird auch die Sekundärfibrillierung der Faser 1 - 2 % ROGLYR BIO® 1537 deutlichst reduziert. 0 - 2 ml/l ROMAPON® 173 und/oder Man unterscheidet prinzipiell zwischen PRE- ® ROMAPON® 1590 CURE und POST-CURE sowie dem ROTTA - ® cure-Verfahren. Während beim PRE-CURE Ver- 1 g/l MOLLAN DS 95819 fahren die nicht konfektionierte Ware mit einem FV 1:5-1:10, 20-45 Min, 50°C-55°C, pH 4,5-5 Vernetzer ausgerüstet und auskondensiert wurde, Die Reaktion kann durch Zugabe von Alkali werden beim POST-CURE-Verfahren die nicht (Soda oder Natronlauge) auf pH über 9 oder konfektionierten Teile Ware mit Vernetzern aus- durch eine alkalische Nachwäsche bei pH- gerüstet, aber nur getrocknet. So ist es nach dem Werten über 9 abgebrochen werden. Konfektionieren möglich, vor dem endgültigen Softening: Kondensieren der Garments eine permanente â 1-2ml/lBADENA 237 Bügelfalte in die Ware zu pressen. Bei diesem 0,5-2% RO-MA-SILIKONâ 271 Verfahren muss eine perfekte Logistik vorgese- 1 ml/l Essigsäure hen sein, denn die Vernetzer sind nur über einen FV 1:7-1:10, 10-15 Min, 25°C-30°C, pH 5-5,5 gewissen Zeitraum in dem nicht kondensierten Zustand reaktiv und somit für die gewünschten Der erzielte Griff kann durch Aufbringen unter- Effekte verwendbar. schiedlicher griffgebender Produkte sowie der Beim ROTTA®-cure-Verfahren unterscheidet unterschiedlichen Steuerung des Trocken- bzw. man zwei spezielle Applikationsverfahren. Das Tumblerprozesses (Sekundärfibrillation) nach- 1. Verfahren nennt man Tauch/Schleuder- haltig beeinflusst werden. Verfahren, bei dem die Garments mit Vernetzern Durch die Behandlung von Cellulosefasern mit behandelt werden. Das 2. Verfahren ist die ROGLYR® BIO 1537 tritt eine gewisse Abnah- Sprühapplikation, bei der die exakt benötigte me der Festigkeit ein. Diese beträgt in der Regel Menge an Textilhilfsmitteln in der modifizierten bei Gewichtsverlusten von 3 - 5 % etwa 10 - 20 Waschmaschine oder Tumbler auf die Garments % von der Ausgangsfestigkeit. gesprüht wird. Bei Mischungen mit Bastfasern wie z.B. Leinen Beim ROTTA®-cure-Verfahren bleibt man in sind die Festigkeitsverluste besonders zu beach- der Zeit- sowie Wareneinteilung äußerst flexibel, ten. Entsprechende Vorversuche zur Überprü- wobei auch bei diesem Verfahren einige Anfor- fung der Gewebefestigkeit sollten bei neuen derungen an das Gewebe gestellt werden müs- Artikeln durchgeführt werden. sen. Diese sind: Mindestreißfestigkeit, Wasch- Waschrezepturen für mit Indigo gefärbten Gar- und Hitzebeständigkeiten von Einlagen, Nähfa- ments sind erheblich aufwendiger und werden den, Hosenbundbändern sowie säurestabile und auch zum Teil mit neutralen, gepufferten Cellu- „echte“ Farbstoffe. Hier ist, wegen den Labor- lasen wie unser ROGLYR® 1533 oder prüfungen, eine enge Zusammenarbeit mit unse- ROGLYR® 1527, einem „Cold Enzyme“ durch- rem Technischen Service und unseren Kunden geführt. Auch müssen wegen der Vergilbungs- nötig. tendenz von Indigo ausgewählte Weichma- Eine mögliche Rezeptur für Lyocell sieht im Tauch/Schleuder - Verfahren wie folgt aus: chungsmittel wie BADENA® JEANS 287 oder 40–70g/lDRYWEAR® SET 555 BADENA® JEANS 1587 eingesetzt werden. 20–40g/lBADENA® 247 10–30g/lRO-MA-SILIKON® 273, oder ® 2. ROTTA®-cure 75 – 130 g/l DRYWEAR SOFT 97290 FV1:2bis1:4,Flottentemperatur25°C-35 Nicht nur für die zahlreicher werdenden Single- °C, Behandlungsdauer 10 min Haushalte in Westeuropa ist eine bügelfreie, (Bei entsprechender maschineller Einrichtung ist sprich „wash and wear“-Ausrüstung für Lyocell eine Wiederverwendung der Restflotte nach dem notwendig. Durch das ROTTA®-cure-Verfahren Abschleudern möglich.) 84

• Abschleudern auf 80 – 100 % Flottenauf- 4. COOL-TOUCH-Ausrüstung nahme • Trocknen im Tumbler bei 80 – 100 °C auf 10 Man erzielt mit dieser Ausrüstung einen Griff, - 20 % Restfeuchtigkeit der kalt ist, und modisch auf großes Interesse • Glatt bügeln bzw. toppen oder pressen, falls stößt. Das eingesetzte Lyocell-Gewebe muss eine Bügelfalte erforderlich hierzu eine möglichst glatte Oberfläche haben, • Auskondensieren im Tunnelfinisher oder damit der größtmögliche Effekt erzielt werden Kondensierofen (140 – 160 °C, 8 - 15 min) kann. Rezeptur für COOL-TOUCH: • 2,5-3%ROTTA®-FINISH 206 3. ROTTA®-BREEZE 1,5-2%RO-MA-SILIKON® 96621 FV 1:2 - 1:4, Flottentemeratur 20 °C - 25 °C, Mit diesem neuen Verfahren erhält der End- Behandlungsdauer 10 min, pH 6 - 7 verbraucher u.a. auf der Lyocell-Faser einen dop- • Abschleudern auf 80-100 % Flottenaufnahme pelten, waschpermanenten Effekt, nämlich: • Trocknen im Tumbler bei 100-120 °C • Geruchsabsorption. • Glatt bügeln bzw. toppen oder pressen (ver- Hierbei werden unangenehme Gerüche wie stärkt den Effekt) Rauch, Schweiß usw. absorbiert und gespeichert. Diese werden bei der nächsten Wäsche wieder abgegeben. ROTTA®-BREEZE ist somit reakti- 5. SPRAY COATING vierbar und vielfach wiederverwendbar. • Frischefunktion. Vor allem aus dem italienischen Markt sind Aufgebrachter Duftstoff wird gespeichert und Spraybeschichtungen auf Garments zu finden. langsam, dosiert freigegeben. So duften Textilien Die Anfänge dieser Art der Ausrüstung waren länger frischer. Lederimitate auf Denimhosen. Das Verfahren wurde mittlerweile optimiert und ist ein Bestand- Eine Behandlungsrezeptur auf der Waschma- teil der Ausrüstung von Garments geworden. Vor schine für Lyocell-Garments sieht wie folgt aus: allem die Lyocellfaser eignet sich hierfür hervor- • 30 g/l ROTTA®–FINISH 203 ragend, da die Faser das höhere Preissegment abdeckt, und somit die nicht ganz preisgünstigen, 12–18g/lROTTA®–FRESH 97220 zum Teil in Handarbeit produzierten Teile noch FV 1:8 - 1:10, Temperatur 35 °C, weiter aufwertet. Diese Optiken sind zur Zeit Behandlungsdauer 10 - 15 min absolut topmodisch. • Abschleudern Die Firma ROTTA hat für folgende Applikatio- • Tumbeln nen jeweils ein Compound zu bieten: • Bügeln oder Toppen und im Curingofen bei • Bicolor: mit ROTTA®-COATING 96730 130 - 150 °C kondensieren • Silberglanz: mit ROTTA®-COATING 80031 Als 2. Schritt kann die Applikation von Duftstof- • Goldglanz: mit ROTTA®-COATING 96610 fen und Weichmachungsmitteln erfolgen: • Kupferglanz: mit ROTTA®-COATING • 0,5-1g/lROTTA®-DEODORANT VK 96109 50235 (oder anderen, individuellen Duftstof- • Ceramika: mit ROTTA®-COATING 97100 fen), 2 - 3 g/l BADENA® 237 FV 1:8 - 1:10, Temperatur 35 °C, Es werden jeweils 60 Teile des Produktes mit 40 Behandlungsdauer 10 - 15 min, pH 4,5 - 5,5 Teilen Wasser über eine normale, handelsübliche • Abschleudern Sprühpistole appliziert. Die Viskosität muss • Tumbeln hierbei bei 200 mPas liegen. Nach dem Sprühen wird getrocknet und bei 150 Besonders interessant ist diese Art der Ausrüs- °C / 5 min kondensiert. tung für Hemden und Blusen, aber auch für Ho- Anschließend erfolgt ein Pressen der Ware über sen aus der Lyocellfaser. eine Plattenpresse bei 180 °C / 20 sec. 85

SCHLUSSBEMERKUNG Sollte durch die Ausführungen das Interesse an einer der genannten Ausrüstungen geweckt wor- Die Lyocellfaser ist eine Faser, die sich für neue, den sein, steht die Firma ROTTA gerne auch in kreative und modische Anwendungen bestens Zukunft mit Rat und Tat vor Ort zur Verfügung. eignet. Der Artikel soll einen kleinen Einblick in die Waschveredlung bieten, in welcher die Lyo- cellfaser bereits einen festen Platz hat. 86

THE ROLE OF MANMADE CELLULOSICS IN GLOBAL FIBRE MARKETS

Reinhard Kampl, Josef Bachinger

Lenzing AG, A – 4860 Lenzing, Österreich

Development of world fibres production process by Akzo Nobel) and to product properties. This led to the development of higher Before the turn of the century. By the end of the quality specialty fibers, such as Modal and 18th century the European masses were wearing Polynosic in the second half of the 20th century. primarily linen and wool fabrics. At that time Product improvements were also made cotton played a subordinate role and it was not continuously with regard to stronger and finer before the industrial revolution that cotton fibers, and incorporated features, such as flame became more important than wool and linen. It retardant, antibacterial and UV protection. This started in Great Britain where cotton spinning development mainly referred to the viscose staple mills widely outstripped the wool industry as fibers, which today are rightly considered as early as 1850. The growing population - quality fibers. demanding higher standards with increasing prosperity - rocketed the requirement of spinning WORLD PRODUCTION FIBRES fibers for making fabrics. MILLIONS TONS 50 The 20th century. By the turn of the century the rise of the chemical fiber industry started and 40

30 became extremely successful within a short time. SYNTHETIC FIBRES From 1900 to 1925 production increased almost CELLULOSIC FIBRES 20 a hundred times. WOOL COTTON Viscose fibers were among the first to be 10 produced industrially, their development going 0

0 0 0 0 9 30 7 back to the end of the 19th century. 92 9 950 96 9 99 1900 1910 1 1 1940 1 1 1 1980 1 199 Since that innovation, cellulosic fiber, with a total Figure 1a. quantity of approx. 2.6 mil. tons, gained its firm ground among the textile greige goods worldwide. This fiber quantity includes staple WORLD PRODUCTION CELLULOSIC FIBRES fibers and filaments manufactured according to MILLIONS TONS the viscose, acetate, cupro and solvent-spun 4,0 process. 3,5 At the beginning of the development, mainly 3,0 2,5 filaments could be found on the market. The Cellulosic Filament 2,0 staple fiber production started in 1930. Cellulosic Staple 1,5

Production reached its peak in the early seventies 1,0 and today, viscose staple fibers hold by far the 0,5 highest volume compared to viscose filament 0,0

0 0 0 0 2 60 7 99 fiber. 900 9 93 940 9 9 980 9 1 191 1 1 1 1950 1 1 1 1990 1 The growing prosperity and the rapidly changing Figure 1b. processing technology in the textile and garment industry presented a great challenge for cellulosic Figures 1a and 1b show the development of fibers. cellulosic filament and staple fibers available on Permanent innovations and improvements were the market from 1950 up to now. For the further made to production processes (e.g. a continuous 87 development of the cellulosic fibers compared to VISCOSE HT FILAMENT natural and synthetic fibers, it is important to MAIN APPLICATIONS discuss their applications in more detail based on In percent experiences in Western Europe and USA. 100 These experiences may vary from region to 90 OTHERS region all over the world. 80 (Mechanical Rubber 70 Goods, Ropes) 60 High tenacity filament 50 TYRES 40 Figures 2a and 2b show the two main applications 30 20 for high tenacity filament, where tires represent 10 the dominant part. A small percentage goes into 0 coated fabrics or into ropes. Figure 2b. In Western Europe, high tenacity filament fibers are used to produce high velocity tires, whereas in other countries, such as the USA or the Far Acetate Filament East there is no use for such tires based on these requirements. Today acetate filament is primarily used for The advantage of viscose high tenacity filament linings and fashionable end-uses in ladies and for tires lies in its temperature resistance. men’s wear (figures 2a and 3). Naturally, this industry aims at introducing Presently, the world production is approx. reasonably priced types, but also in this end-use 150,000 tons. The main producers can be found segment efforts are being made to fulfill the in the USA, Western Europe and Japan. requirements with low-priced materials. The main advantage of this product lies in its silky sheen, but it is subject to fashion changes. WORLD CONSUMPTION CELLULOSIC FIBRES This is why many European and Japanese producers have developed a lot of new products. MILLIONS TONS We believe that this product will still have a good 4,0 chance in the future, but the high price level will 3,5

3,0 be hindering for substantially growth. We expect

2,5 Viscose HT Filament that the worldwide demand for acetate filaments 2,0 Acetate Filament will decrease further in addition to the capacity Viscose Textile & 1,5 Cupro Filament reductions that recently happened. Acetate Staple & Tow 1,0 Lyocell Staple 0,5 Viscose Staple & Modal 0,0 ACETATE FILAMENT 1950 1960 1970 1980 1990 1999 MAIN APPLICATIONS Figure 2a. In percent 100 90 OTHERS 80 70 OUTERWEAR 60 (woven & knitted) 50

40 LININGS 30 20 10 0

Figure 3. 88

Viscose textile and cupro filament ACETATE TOW With this type cellulosic filament, approximately MAIN APPLICATIONS 40% goes into linings (figures 2a and 4). In percent Most of it can be found in fashion garment 100 90 applications for men’s wear and particularly 80 ladies’ wear, both in woven and knitted 70 60 applications. The main advantage of these 50 CIGARETTE FILTER cellulosic filaments in linings is their beautiful 40 TOW silky sheen, in addition to their anti-static 30 20 behavior which is inherent to the cellulosic fiber. 10 This fiber type also greatly depends on fashion 0 changes. Last year there was a remarkable decline Figure 5. in European demand. The major reason for this downturn is the high cost of production in Viscosestaplefiber Europe (due to high operation costs in winding and twisting) as compared to cheap Asian Among the cellulosic fibers, viscose staple fibers, imported polyester filament. with 1.5 mil. tons produced worldwide, hold the There are however, forecasts proclaiming a highest volume (figure 6). higher demand based on the shift of the garment Up to the nineties, the world production industry to the Far East, especially to China. increased, while with the transition of the former Eastern block countries to a market-oriented VISCOSE TEXTILE & CUPRO FILAMENT economy, viscose capacities have dropped. MAIN APPLICATIONS Another reason was the growing environmental In percent 100 awareness in these countries which lead to the 90 OTHERS shut-down of out-dated plants. 80 70 60 OUTERWEAR (woven & knitted) WORLD CONSUMPTION VISCOSE STAPLE FIBRES* 50

40 MILLIONS TONS LININGS 30 2,0 20 1,8 10 1,6 0 1,4 1,2 Figure 4. 1,0 0,8 0,6 Acetate staple and tow (cigarette filter) 0,4 0,2 0,0 Today, the main production of acetate lies at 1980 1985 1990 1995 1999 * Excluding modal, lyocell, acetat tow almost 600,000 tons worldwide. As the above Source: Lenzing AG title suggests, it is solely used for cigarette filters Figure 6. (figure 2a and 5). There are good chances for growth in the future, However, if you take a look at the consumption as still a great potential is seen in the developing development without the former Eastern block countries. This despite the fact that in classical countries, the consumption continuously industrialized countries, such as the USA and increased by more than 1 % per year (figure 7). Europe, the number of smokers is decreasing. Recent announcements on planned new capacities in Eastern Europe, China, and Malaysia confirm this trend. 89

WORLD (excl. Eastern Europe) VISCOSE STAPLE* CONSUMPTION VISCOSE STAPLE FIBRES* MAIN APPLICATIONS MILLIONS TONS In percent 1,6 100 90 HOME TEXTILES & 1,4 80 HOUSEHOLD 1,2 70 1,0 60 TECHNICAL (incl. Non Wovens) 0,8 50 0,6 40 APPAREL 0,4 30 0,2 20 10 0,0 * excl. Modal, lyocell 1980 1985 1990 1995 1999 0 Source: Cirfs, Lenzing AG

* Excluding modal, lyocell, acetat tow Source: Lenzing AG Figure 8b. Figure 7. FIBER PROPERTIES 1950 - 1995

The decrease between the years 1995 and 1999 cN/tex was the consequence of the Asian and Russian 40 crises, which had a negative effect also to the MODAL demand of all the other fibers. Elongation (in %) FIBRES 12-15 30 The reason for the decrease between 1995 and VISCOSE Elongation (in %) FIBRES 1999 was due to the Asian and Russian crises, 1950 - 1960 18-20 which happened also to all the other fibers. 1961 - 1995 15-17 20 Due to its excellent product properties, the main 1950 1960 19701980 1990 1995 applications In Europe for viscose staple fibers Figure 9. primarily lie in the garment area (figures 8a, 8b). A large portion of this fiber type goes into hygienic end-uses because of its purity and In Asia of course the big volume is consumed in absorbency, where we see an increasing tendency. apparel. As already mentioned, viscose staple Also in the Home Textiles area, the viscose fiber fiber was the first chemical fiber industrially is in high demand based on its many types. produced. Not long ago, this pioneer role was confirmed again, when the viscose fiber had been

WORLD CONSUMPTION VISCOSE STAPLE FIBRES* adapted to the new requirements in the textile industry (figure 9). MILLIONS TONS 2,0 In particular with types for short staple spinning, 1,8 fiber strength and denier were continuously 1,6 1,4 improved in order to be able to manufacture 1,2 fabrics from fine denier yarns. 1,0 0,8 Fiber strength and the relevant elongations were 0,6 not the only parameters which were improved, 0,4 0,2 the fiber surface and the corresponding 0,0 preparations were also adapted to the processing 1980 1985 1990 1995 1999 technologies. * Excluding modal, lyocell, acetat tow Source: Lenzing AG The majority of viscose fibers is used in cotton- Figure 8a. type spinning where in Europe and USA an increased viscose consumption is seen in rotor spinning. This can only be achieved by having excellent fiber qualities (figure 10). 90

WESTERN EUROPE strict environmental regulations (figures 12a and VISCOSE STAPLE FIBRES 12b). In percent In the past, Modal and polynosic fibers have 100 primarily been used in technical textiles. Based on 90 80 their excellent fiber properties, these fibers are 70 increasingly used in apparel today. 60 RING 50 The Modal fibers are especially popular for 40 OPEN END 30 lingerie and night wear articles because of their 20 Source: Cirfs, Lenzing AG functional and aesthetic fiber properties, such as 10 0 softness and brilliance. 1990 1995 1999 The adaptation of the fiber properties to cotton and thus its higher dimensional stability are Figure 10. special features of this fiber type. These are examples for the main applications: In Typical examples where Modal fibers are used: In the Home Textiles area, the viscose fiber is used knitted apparel, Modal and Modal blends are in decorative fabrics, but to a greater part in especially appreciated. furniture fabrics in raw-white and spun-dyed Most recently, increased efforts are being made (figure 11). to use various patterns and constructions with As already mentioned, the Viscose fiber is a elastomeres in the lingerie area. Plated as well as popular partner in the hygienic area due to its core spun constructions are used. high purity and its excellent absorbency. In the In the technical field, the Modal fiber is used for foreseeable future we see this specific end-use various coated basic fabrics, as well as for the greatly increasing. production of tire cord fabric. Modal is preferably Based on their excellent product properties and used because of the specific requirements in this the great variety of types, viscose fibers, today, area. are often better than the synthetic fiber and also In the Home Textiles area Modal is used for better than natural fibers. Therefore, its main textiles close to the skin such as linens, bath applications are garments for men’s, ladies’, and robes, and towels due to its special fiber children’s wear. properties. The pleasant feeling on the skin and its silky luster make these linens a luxury article VISCOSE STAPLE* MAIN APPLICATIONS for everybody. In percent 100 HOME TEXTILES & 90 HOUSEHOLD WORLD CONSUMPTION MODAL FIBRES* 80 70 TECHNICAL (incl. 1.000 tons 60 Non W ovens) 50 200

40 APPAREL 30 150 20 * including polynosic 10 * excl. Modal, lyocell Source: Lenzing AG Source: Cirfs, Lenzing AG 0 100 Figure 11. 50

Modal fibers (including polynosic fibers) 0 1980 1985 1990 1995 1999 The Modal and polynosic fibers reached their Figure 12a. peak with approx. 200,000 tons worldwide in the mid seventies. Since that time the consumption has been decreasing. This is mainly due to shutting down unprofitable plants because of 91

MODAL* finished product as well as when processing (e.g. MAIN APPLICATIONS a higher rate of seconds). In percent Thanks to the skilful combination of blends and 100 structures in the fabrics, the positive properties of 90 HOME TEXTILES & HOUSEHOLD Lyocell fibers – coupled with the properties of the 80 70 blending partner such as Cotton, Modal or TECHNICAL (incl. 60 Non Wovens) Viscose – can help to perform excellent products 50 which are extremely interesting both in terms of 40 APPAREL 30 fashion and from a commercial point of view. 20 * incl. polynosic The textile properties of Lyocell are comparable 10 Source: Cirfs, Lenzing AG with those of high quality, long staple cotton or 0 rather they are superior to these. Figure 12b. Examples where Lyocell fibers are used: Lyocell is used 100% or in blends with other fibers for the apparel area. Until now Lyocell fibers have Lyocell mainly been used in high price designer clothing. Using Lyocell when producing textiles demands Lately, there is a worldwide interest in the new special process steps which are cost and labour solvent spun technology. The first trials in this intensive, such as enzymatic finishing. This fact field were made quite some time ago, but the has restricted the use of Lyocell to date. process has only been fully developed and Our marketing policy now aims at finding a wider commercialized over the past few years (figure range of different applications as a result of 13). developing new fiber types and textile structures which will eliminate the obstacles we described WORLD CONSUMPTION before. LYOCELL STAPLE FIBRES Better User-Economics are very important for the 1.000 tons customer and can be implemented with good 40 results with products of Lyocell respectively 35 different blends of Lyocell: Source: Lenzing AG, Trade Statistics 30 Mens outerwear 25 • casual wear 20 • 15 shirts

10 • underwear 5 Women´s outerwear 0 • casual wear 1990 1995 1999 • shirts and blouses Figure 13. • dresses The new generation of solvent-spun fibers has the • lingerie. advantage of a very environment friendly The higher share of cotton in these applications production technology. Additional important can be complemented very well with Lyocell, advantages are the high strength, the hand and respectively combinations of Lyocell blends, to the optics of the fiber. These features open up achieve exceptional properties. new applications for this fiber generation. Particularly in industrialised countries where on Lyocell fibers represent the latest generation of the one hand high quality products are in demand cellulosic fibers and differ quite considerably from and on the other hand the labour costs play an classical cellulosic fibers particularly when it important role, Lyocell blends can be seen as an comes to the tendency to fibrillation. On the one innovative and economic alternative to cotton. hand this fibrillation allows the production of The special product properties of the Lyocell different fashionable handles and on the other fiber have to be combined and exploited in an hand this can create problems – both in the ideal fashion. If one uses Lyocell or Lyocell 92 blends in an ideal way in suitable structures one environment as they are easier to dispose of than can obtain execellent products which are also synthetic fibers. For this reason, cellulosic fibers interesting from an economic point of view. are rightly considered as “ecological fibers”. Because of the specific fiber properties and thus also of the properties in the final product, we MILLIONS TONS believe the fiber will also become successful in 70 the Home Textiles area. Developments for the 60 Source: Cirfs, Lenzing AG, Acordis, ICAC 50 linen, towel and decorative sections are ongoing. 40 SYNTHETIC FIBRES CELLULOSIC FIBRES Based on its fibrillation tendency, this fiber 30 WOOL generation is well suited for the spun-laced 20 COTTON technology in the nonwovens area, as well as for 10 the paper industry. 0 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 Due to their special properties, these products are (est.) (est.) used in the filtration area or in the medical Figure 14a. hygienic area where they have to be disposable.

WORLD CONSUMPTION CELLULOSIC FIBRES

MILLIONS TONS Summary and prospects 4,0 Source: Fiber Organon, Lenzing AG, Acordis 3,5 Ac eta te F ilam e nt 3,0 V is co s e HT F ilam e nt 2,5 In conclusion we would like to say that cellulosic V is co s e T ex tile & 2,0 C u pro Fila m e n t fibers hold a secure place within the fiber family 1,5 AcetateStaple& Tow and that we see great chances for these fibers in 1,0 LyocellStaple 0,5 the future. ViscoseStaple&Modal 0,0 With the cellulosic fiber types produced 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 (est.) (est.) according to the classic manufacturing process, it Figure 14b. can be seen that the replacement through The very strong growth of synthetic fibers synthetic fibers is more or less halted. On the especially in Asia should not obscure the fact contrary, especially in the past few years, many that, in particular in this region and other regions new fiber types have been developed and with a warm climate and a high population conventional applications have been strengthened increase, a large percentage of absorbable fibers and new applications have been opened up. The such as cellulosic fibers, cotton and wool are Lyocell fibers are considered as the new required. generation of cellulosic fibers with a high growth Cellulosic fibers today are not so much in potential predicted. competition with synthetic fibers, but for their Their manufacturing process is extremely further development the supply of natural fibers environment friendly and they also have unique such as cotton and wool will be of primary features which could not be met by the fibers importance. known up to now. Fabrics made from this fiber We have taken the liberty to show you the are unique and have led to new end-uses within prospects on the further consumption for the the textile chain rather than replacing any of the various fibers up to the year 2010. existing fibers or applications. As shown in figures 14a and 14b, we proceed on One feature - the ability to absorb moisture - is of an increase in the worldwide fiber supply to 62 great importance for the further development of million tons by the year 2010, which is cellulosic fibers and distinguishes this fiber from admittingly optimistic. The highest increase synthetic fibers. Fabrics, knits, and hygienic shows the synthetic fibers with 35 mil. tons. articles made from cellulosic fibers are Among the natural fibers the demand for wool particularly skin-friendly and pleasant to wear stagnates, while the supply of cotton will only based on their natural raw material wood. In show limited growth. The reasons for the addition, at the end of the product life cycle, expected low demand for cotton in the future cellulosic fibers present a lesser burden for the 93 partly lie in the fact that cultivation areas for cotton will be in competition with other agricultural areas, especially food production. An increase in the cotton supply is therefore only possible through an increase in farming yields. An increase in such yields, however, is limited due to environmental reasons. Whether the most recent trials with genetically manipulated cotton will present a remedy, remains to be seen. This expected low cotton supply offers a great potential for cellulosic fibers, especially for short staple viscose fibers and for Lyocell fibers. 93

LENZING LYOCELL® MICRO UND LENZING LYOCELL® FILL - DIE FEUCHTENMANAGER IDEAL FÜR BETTWAREN

D. Eichinger, W. Feilmair, H. Männer

Lenzing AG, Research & Development, A - 4860 Lenzing

1. Einleitung Aus Abbildung 1 ist erkennbar, dass Lenzing Der menschliche Körper gibt während des Lyocell® FILL gegenüber anderen Fasern bei Schlafes durchschnittlich 0,4 l Feuchtigkeit ab, 100% Luftfeuchtigkeit, am meisten Feuchtigkeit wobei ein Großteil in Form von „insensiblem“ aufzunehmen in der Lage ist. Schwitzen als Dampf über die Körperoberfläche Überraschenderweise schneidet hier Baumwolle transportiert wird. Das heißt, neben der unter den hydrophilen Fasern am schlechtesten Isolationswirkung einer Bettdecke spielt ab, Lenzing Lyocell® FILL nimmt mehr als vermehrt auch das Feuchtenmanagement für den doppelt soviel Feuchtigkeit bei gesättigtem Schlafkomfort eine entscheidende Rolle, selbst Raumklima auf. im Winter, da ja durch moderne Bei trockenerem Klima nimmt im Gegenzug Heizungssysteme der Isolation eine immer Lenzing Lyocell® FILL beispielsweise geringere Rolle zukommt. wesentlich weniger Feuchtigkeit als Wolle auf, Diese Feuchtentransportfunktion übernehmen bei ist aber mit Daune vergleichbar. Steppdecken einerseits das Füllmaterial als auch Für den Feuchtentransport ist die Differenz das Inlett. Dafür wurden zwei neue Fasertypen zwischen einerseits hoher Luftfeuchtigkeit, wie entwickelt: wir sie in der Schlafhöhle vorfinden und dem • Lenzing Lyocell® FILL si – als Füllfaser, geringen Feuchtigkeitsniveau des Schlafzimmers 6,7 dtex / 60 mm silikonisiert und verantwortlich. Hier schneidet Lenzing Lyocell® • Lenzing Lyocell® MICRO – eine FILL eindeutig am besten ab (Abbildung 2). Cellulosestapelfaser mit 0,9 dtex für feinste Anhand von physiologischen Untersuchungen Garne. sollten aber an textilen Materialien diese Ergebnisse untermauert werden.

2. Lenzing Lyocell® MICRO und Lenzing Physiologische Untersuchungen am Lyocell® FILL im Vergleich Hautmodell

Feuchtigkeitsaufnahme der Fasern Das Thermoregulationsmodell der menschlichen Haut – kurz Hautmodell genannt – ist eine Im Schlafzustand ist der Feuchtentransport in Meßeinrichtung, welche die sowohl trockene als erster Linie auf die Dampfphase beschränkt. auch schwitzende Haut des Menschen simuliert. Daher ist die Wasserdampfaufnahme bei Diese sogenannten stationären Messungen verschiedenen Raumfeuchten von entscheidender wurden am Institut Hohenstein / D gemäß ISO Bedeutung. 11092 (10/93) durchgeführt. Deswegen wurde die Feuchtigkeitsaufnahme verschiedener handelsüblicher Füllfasern a) Füllmaterialien für Steppdecken a) Lenzing Lyocell® FILL Es wurden die Füllungen verschiedener b) Wolle kommerziell erhältlicher Steppwaren mit in etwa c) Daune vergleichbaren Wärmepunkten, d.h. d) Baumwolle Isolationswerten untersucht: e) PES • 100% Lenzing Lyocell® FILL bei zwei verschiedenen Bedingungen untersucht: • 50 % Lyocell / 50% Polyester a) 100% Luftfeuchtigkeit 20°C • Wolle b) Konditionierfeuchte (d.h., ca. 24% • Daune Luftfeuchtigkeit), 20°C. • Polyester 94

Abbildung 1.

Abbildung 2.

Generell ist ein Steppbett aus physiologischer Umgelegt auf die Beurteilung der Physiologie Sicht umso günstiger zu beurteilen, je höher würde die Rangreihenfolge wie in Abbildung 4 dessen relatives Wasserdampftransportvermögen gezeigt aussehen. - der sogenannte imt - Wert – ausfällt, vgl. Abbildung 3. 95

Abbildung 3.

Abbildung 4.

Somit ist Lenzing Lyocell® FILL der beste Dampfphase, ausgedrückt in der Feuchtemanager der vergleichbaren Materialien. Feuchteausgleichskennzahl Fd, ein Maß für die Bei vermehrter Schweißabgabe des Schläfers physiologische Güte des Steppbettes dar. Sie stellen die Kurzzeit-Wasserdampf-Aufnahme- drücken aus, inwieweit das Steppbett bei fähigkeit Fi sowie die Pufferwirkung aus der stärkerem Schwitzen in der Lage ist, 96

Wasserdampf im körpernahen Mikroklima zu erwiesen, je höher die Kurzzeit- puffern und somit die Feuchtigkeitswerte in der Wasserdampfaufnahmefähigkeit bzw. die „Schlafhöhle“ niedrig zu halten. Hinsichtlich Feuchteausgleichskennzahl ausfallen thermophysiologischem Komfort eines (Abbildungen 5 und 6). Steppbettes hat es sich umso vorteilhafter

Abbildung 5.

Abbildung 6. b) Inlett vergleichbare daunendichte Stoffe aus Lenzing Das beste Füllmaterial ist jedoch wertlos, wenn Lyocell® MICRO und Baumwolle sowie ein es nicht durch eine physiologisch faserdichter Stoff aus Lenzing Lyocell® MICRO funktionierende Hülle eingefasst ist. Hier wurden miteinander verglichen. in Konstruktion und Garnfeinheit jeweils 97

Generell ist ein Inlett aus physiologischer Sicht die doppelte Menge an Wasserdampf gegenüber umso günstiger zu beurteilen, je niedriger sein Baumwolle aufzunehmen in der Lage ist. Somit Wasserdampfdurchgangswiderstand ausfällt, da kann das Gewebe aus Lenzing Lyocell® MICRO es damit eine umso bessere „Atmungsaktivität“ eine vermehrte Schweißproduktion leichter besitzt. So gesehen hat Lenzing Lyocell® aufnehmen (Abbildungen 8 und 9). MICRO eine etwas bessere Atmungsaktivität Summa summarum schneidet Lenzing Lyocell® (Abbildung 7). MICRO auch in diesem Quervergleich Auch hier zeigt sich gegenüber den gegenüber der Baumwolle besser ab. Fasermessungen, dass Lenzing Lyocell® nahezu

Abbildung 7.

Abbildung 8. 98

Abbildung 9.

3. Zusammenfassung Anhand von Feuchtigkeitsaufnahmemessungen an Fasern und physiologischen Untersuchungen Für Steppbetten ist aus physiologischen Gründen an Vliesen und Stoffen bestätigen die Vorteile eine Kombination aus der Füllfaser Lenzing von Lenzing Lyocell®: Lyocell® FILL und Geweben aus Lenzing • Bessere Atmungsaktivität Lyocell® MICRO ein Optimum und zeichnet • Bessere Feuchtigkeitsaufnahme sich gegenüber den herkömmlich eingesetzten • Besserer Feuchtigkeitausgleich. Fasern als absoluter Feuchtenmanager aus. 99

THE NEW MARKETING STRATEGY FOR LENZING LYOCELL

Heinz Kmonicek

Lenzing AG, A – 4860 Lenzing, Austria

1. The Change of Paradigm international requirements, as we are becoming a multicultural society.

1. PC’s and Internet lead to easy information Ad 6. Textile products need to cover fashion, and coordination multifunctionality, easy care properties, 2. Free Trade Zones and WTO for a consumer ecological topics, and - last but not least - the oriented economy disposal of such products has to be taken into 3. Increased cost consciousness, competition consideration. 4. E-Trade versus big retail groups and brands 5. Lyocell becomes multicultural This global business challenge requires a global 6. The multifunctionality strategy for our fibres.

Ad 1. The new Millenium is characterised by the introduction of high performance PC’s. 2. The Speciality Fibre Strategy Extensiveelectronicnetsarethecoordination techniques of the 21st century. For the first time 1. Worldwide market penetration in history, easy accessible information is 2. Increased brand awareness of Lyocell available to a large number of people globally. 3. Intensify the marketing efforts in the textile chain Ad 2. Huge free trade zones, such as the 4. Formation of clusters and alliances for European Union, NAFTA, MERCOSUR, market introduction AFTA etc., facilitate trade between member 5. Regional masterplans and programs states. The WTO regulates trade on a global 6. Specify the product advantage scale thus encouraging a consumer orientated 7. Convey simple messages as to economy. multifunctionality, easy care, cost savings, life cycles, ecology etc. Ad 3. All this leads to an increased cost- 8. Divide the activities in fields of application consciousness, competition, mergers and new- - Apparel woven ways of distribution for textile goods. - Apparel Knitted - Home Furnishings Ad 4. The big retail-groups, mail-order houses - Industrial & Other and brands can influence substantially the use 9. Show the constant evolution of Lyocell of fibres in the products they are selling. Therefore, our fibres must be known to consumers in consumer-markets, such as the 3. The 5 Pillars of Marketing USA, Japan and Western Europe, and technical know-how for the use of Lyocell has to be 3.1. Direct Sales transferred to dyers and finishers in producer 3.2. Merchandising countries. E-trade will lead to a fight for • The Definition consumers as purchases are no longer restricted • The Organisation to certain retail outlets. • The Tools • Branding & Labelling Ad 5. The properties of Lyocell fibres are transformed into local, regional and 100

3.3 Advertising & Promotion A reference book for garment-makers, split up • Why a new advertising line? in end-uses like day and night wear, sportswear, • New branding / subbranding ladies’ and men’s outerwear, shirts and blouses, • The leaf denim etc. accompanied by a resource list of • New advertising fabric suppliers and their regional • Concept representatives will be published twice a year. • Printwork d) Branding/Labelling. • Internet Consumers are prepared to pay a premium for 3.4. Fibre Service garments containing branded fibres if they are • Product Development • aware of the added value such a fibre offers. Technical support & assistance The Lenzing Fibre logotype for catalogues, • Quality Control display and packing may be used under the • Workshops & seminars following conditions: • Cooperations with machine manufacturers • 30 % minimum content of Lenzing fibres in 3.5. Research & Development finished fabrics • The fibres of the future • No blends with non Lenzing man made • The rhythm of innovation cellulosic fibres • Origin of Lenzing Fibres has to be Ad 3.1. Direct sales. The sale of speciality documented fibres needs a different concept than • Quality requirements have to be fulfilled by commodities. Sales representatives have to user convey messages about end-uses for Lyocell, • Lenzing is authorised to collect samples for the product advantages and our activities in the quality check and to make test purchasers to textile chain. Spinners must be tied in clusters avoid abuse of our brands. and alliances for the promotion of our products. They must be prepared to share information Ad 3.3. Advertising & Promotion. with Lenzing on joint projects. Why a new advertising line? • New organisation Lyocell integrated in Ad 3.2. Merchandising. Lenzing fiber marketing a) The Definition. • The merchandisers’ task is to achieve One advertising line for all Lenzing fibres • maximum awareness of our product availability Modernisation of Lenzing image • and advantages at key player’s level in the New Product Logos textile chain. They have to link supply-sources with demand and convey messages about sales promotion and advertising, and report back (fashion) trends that may influence short-term measures within our long-term strategy. b) The Organisation. A worldwide network of merchandisers and showrooms is going to support our marketing efforts. c) The Tools. A trend book for fabric-producers for woven and knitted apparel fabrics will be presented periodically accompanied by a resource list of yarn suppliers and their regional representatives. 101

"IQ INNOVATION QUALITY" - A NETWORK CONCEPT FOR INTEGRATION AND MARKETING OF TEXTILE INNOVATIONS AND FIBRE DEVELOPMENTS WITHIN THE APPAREL MARKET (MASS MARKET)

Anja Riddermann

Klaus Steilmann-Institut für Innovation u. Umwelt GmbH, Burgstraße 1, D-44867 Wattenscheid, Germany

Introduction chain are brought and networked together to support and to gain synergetic inter-working. The force and importance of innovations in the Sometimes, this kind of networking starts with apparel industry is a well known fact today - this the simple fact to be on speaking terms and often includes both, process and product innovations. ends in co-operative development and realisation Thereby it is also a familiar matter of fact, how of processes or products. long it takes and how much power and money it But before going deeper into detail, let me first costs, before a new product or process is introduce to you the Steilmann Group and the successfully implemented into the market and company `s position in the apparel market. until the industry gets the positive feedback by the trade and consumers. So, more or less, the Profile of the Steilmann Group subjects one has to deal with are time, staying power and of course money. The Steilmann Group is one of the biggest With the installation of the innovation program garment producer in Europe. Our core business is >>IQ Innovation Quality<<, the Steilmann Group the production of no name, private label and label tries to optimally combine these elemental items products for the ready to wear market - the mass to create better efficiency for all involved market - in the segments womenswear and partners. That means, resources and core menswear. competence from relevant levels of the textile

Steilmann Group: turnover & production

1997 1998 1999

Total turnover of the Steilmann Group World-wide (in Mio. DM) 1.400 1.443 1.391

Womens wear 1.062 1.116 1.0620 Mens wear 315 327 329 Childrens wear 23 0 0

Number of manufactured pieces per year (in Mio) 26,1 29,6 30,0

Export rate (%) 46,0 44,0 41,6

Employee structure in Germany 3.698 3.804 3.754 World-wide 18.200 15.763 15.425

Source: economic report 2000 102

Figure 1. Profile of the Steilmann Group. The term private label means trade-owned labels, "IQ Innovation Quality" - the innovation like the Peek & Cloppenburg label Mc Neal, or program of the Steilmann Group the Marks & Spencer label St. Micheal, or Canda by C&A. The forward-looking impact and importance of Last year we produced 30 billion pieces and had a innovations for the apparel industry have already total turnover of 1.3,9 billion German marks. In been mentioned. By establishing the innovation comparison to the total turnover of the year 1998 program >>IQ Innovation Quality<< four years it is noticeable that the turnover in 1999 has ago, the Steilmann Group not only emphasised decreased even though the number of produced the importance of innovations in the textile pieces has increased. Among other things, one of industry, but also built up a think tank in the own the major reason for this negative market trend is company. the on-going price decline for garments in the In strategic sense IQ has two foci. The first one is (apparel) mass market which we try to counteract concentrated towards the consumer with the by an innovation push in the segments objective to increase the consumer` s life Quality production, service and logistic. by offering products with added values. Added World-wide the Steilmann Group has more than values like better "care and wear properties", or 15.00 employees. In Germany, where the products which offer protection against wind, company` s head office is located, the number of weather, coldness, heat or against UV-rays as employees is about 3.500. The company produces well as against dust and dirt. and sells world-wide. The lion share of the The second focus is pointed towards the textile company` s export rate of 41% comes from the chain to build up networks to create and realise west European market and more and more also these intelligent products with the highest from the east European countries as well as from possible Quality standard in less time. Russia. Our selling forms vary from country to Using modern research and development work country. In our home markets (Germany, Austria, textile and fabric benefits are developed with Switzerland, and the Netherlands) we exclusively innovative fibre and fabric producers and the use indirect distribution channels. That means we transformation into mature products is been sell only through wholesalers and retailers, pushed. In the preliminary process the role of IQ whereby our products are not "Steilmann" can be described as the role of a communicator branded. In other west and east European and mediator. In the downstream process, countries as well as in Canada we use both, towards the apparel market, IQ` s efforts are indirect and direct distribution channels. concentrated on marketing and training activities Indirectly via wholesalers and retailers and to promote the new developments towards both, directly via Steilmann owned shops - in this case the customers (trade) and the consumers. our products are "Steilmann" branded. Our customers are the big national and "IQ Innovation Quality" - a network concept international department stores, the giant clothing retailers, some of them already mentioned, the IQ is a network concept within the textile chain. high street chains and the mail order companies Beginning with the yarn, fibre and textile like Quelle, Otto, and their special ranges as well producers up to selected customers we build up as the middle and small sized clothing retailers in strategic alliances. Germany and abroad. This target orientated networking offers various This international orientated customer structure synergies on each co-operation level, some of the gives the Steilmann Group a high degree of benefits, which you can gain by processing in market transparency in the ready to wear market. networks, should be mentioned: Andofcourse,theexperiencewegainfromour Time reduction, cost reduction, multiplication of selling data's and market reports including knowledge, focused and market orientated product, fabric, style and trend evaluation runs product development or market and knowledge back into our product management. transfer. 103

IQ connects core competences according to specific subjects and generates synergies on each level of the textile chain

Feedback Market / Enduser Demand

Fibre producer IQ Innovation Trade and Quality and Preliminary stage Enduser

Research, discovery Marketing development

Co-ordination of Innovation Management Indentification & Utilisation of synergy potential

Source: Steilmann Figure 2. IQ - a network concept.

IQ: A complete concept within the entire textile chain to integrate and promote new textile developments

1 Development & discovery of “material talents” in co-operation with 6 with the IQ partners 2

Carrying out workshops in the sales Quick transformation of innovations departments and with the trade with chosen partners of the partners preliminary stage

5 3

Sale support by concep- Integration of mature innovations tual Key-Accounting for IQ - into the Steilmann´s collections customers

Development and Design of POS - material in co-operation with selected partners Source: Steilmann Figure 3. Process of innovation development and integration.

Our work is not concentrated on building up international science institutes like the MIT in another R&D team, but much more than this, we Boston, the Mitsubishi Research Institute in try to create a base where the existing knowledge Japan, the Lomonosov university in Moscow, or can be accomplished and used most efficiently for some European facilities like the Euratex - and of all involved partners. In this sense we not only course we have a close inter-working with the co-operate with the R&D teams of several fibre Steilmann subsidiary KSI - Klaus Steilmann and fabric producers but also with national and Institute for Innovation and Environment. 104

On the trade side you can find the key account and focus their developing performance. At the customers of the Steilmann Group to whom we same time, decision makers of the related levels offer or with whom we mutually work out can be involved very early, which often has a adequate concepts referring to their target positive influence on the later market groups. implementation. More than this we have The role of IQ, which acts like a co-ordinator or recognised, that educational advertising and communicator, has already been pointed out. training of both, the own sales departments and Thereby it is not only the co-ordination between the customer `s staff, is an important key for the forward and backward stages of the textile successfully introduce the innovation to the chain, but also the product co-ordination within enduser - and to get the innovation been accepted the own company - this includes the respective by the enduser should be our mutual objective product divisions and the subsidiaries. This very simple drafted product development process should give you an idea of such a co- The intelligent concept of IQ operation and how it works in praxis (Figure 3). In general it takes us two seasons before we can The intelligent concept of IQ is a categorisation offer a textile innovation to the mass market. Our instrument. That means, the different experiences we gained by working with the IQ developments and mainly the marketing activities concept showed us that because of the close are directed by these five innovation categories. networking between the IQ partners this process Each category has a different IQ - not in terms of often not only can fasten up, but becomes an being a little smarter, but in terms like products of elemental brick in the product development itself this or that category need less time to be realised. with positive consequences for the output. Especially the 5th category - fashion brainducts - The continuous and mutual communication is mostly influenced by the temporal aspect. In between the yarn and fibre producers and this category we concentrate on intelligent Steilmann supports product development clothing and working on subjects like "things that according to market requirements and market think" or "wearable computers". In addition to needs. During the development phase spot tests pure fabric developments, in the 5th category, we and sew trials can be carry out early to avoid later also have a close look on new forms of garment Quality or sew problems. More than this we have presentation. the possibility to integrate our strategic suppliers Just to give you an idea why a garment producer pool on time that means suppliers who once meet deals with new forms of garment presentation? the required Quality and ecological standard of You know, when we talk about innovative the company and twice can handle the volume of garments, which today mostly means, to talk the Steilmann Group. All together, these efforts about fashion & function, we have to take in facilitate the development process and of course mind that in general we deal with invisible speed up the transformation into products with function. In most cases it even has to be an industrial standard. invisible function with no implication on the At the same time we carry back our market know fabrics ` touch, look or wear comfort. how and the knowledge we gain by our This is an appropriate matter of fact for a lot marketing and consumer researches into the current textile innovations like fibre protection textile chain. coatings against dust and dirt as well as for micro For the trade we realise co-op trade marketing capsular technology which becomes more and modules referring to the specific marketing and more popular these days (except fabrics with PR concepts of our partners to introduce the scent). fabrics benefits to the market efficiently - first to We as textile specialist know the benefits of the the own sales departments and the customer and diverse coating types, but the enduser in general than via the customers sales staff to the does not. And this is the place, namely at the consumer. point of sale, where problems start to raise. All these efforts and the mutual kind of Referring to the consumer market (mass market) networking enable the IQ partners to concentrate as well as to different garment presentation one 105 can find sumless garments in nicest colours and recognise that there is a textile innovation which almost the same style - so often, the products ` offers an added value for him. At the end, there is uniqueness is not directly visible. In general new only one visible criteria left which influence the product developments are marked through hang enduser ` s buying decision - and this is the price. tags, which hardly been noticed in the mass of And we all know that in general the price for hang tags. So, tell me, how should the enduser innovations is higher than for basic products.

IQ`s Intelligent Concept

Short term Middle term Long term Time

• Total Easy Care • Integrated Function • Fashion Brainducts Goal “The care of your garment “Fabrics with a wider “Clothing as a high-tech- made easy” horizon are gaining use” product with additional intelligence”

• Comfort & Wellness • Protection “modern living conditions “Clothing is the most requires clothing to be protection against comfortable, durable and elements” adjustable” Co-operation projects with universities and research institutes

Source: Steilmann Figure 4. The Intelligent Concept of IQ.

This is the reason why we deal with such kind of moment your senses have been addressed and a questions like new forms of garment presentation positive experience has been created - and in such and why it is important for us to carry back this a moment, the price criteria is turning into the matter into the textile chain. Textile innovations back. are important , but as long as we cannot manage At the end, a key sentence shall be formed, which to show the enduser the benefit and added value probably sounds a little bit provocative. We of our innovations we will not have the desired should not only think towards the next coming success. stage, which is our direct customer, but more In this sense, advertising of course is an element than this we should look at the ultimate aim and important aspect. But today ´ s consumer which is the enduser and ask ourselves how can needs are extremely complex and often we successfully elate him for our products advertising is not enough to satisfy the different especially the innovative ones. Only when the needs in the same way and to achieve the desired enduser recognises our efforts by buying the sales results. product, textile innovations are gainful for the It becomes more and more important to create preliminary stage, the garment producer and the different ways of product perceptions that means trade. that the enduser can catch the benefit of innovative clothes through his senses. Believe me, if someone, dressed appropriately, once stands in a wind - and water tube and won't get wet, no one has to explain him the benefits of wind- and water coatings any longer. In this 106

LYOCELL STAPLE FIBRE IN INDUSTRIAL APPLICATIONS

Calvin Woodings

Calvin Woodings Consulting Ltd., The Lodge, Eathorpe, Warwickshire, CV33 9DF, UK phone: +44 1926 633 522, fax: +44 1926 633 721, email: [email protected]

Introduction That this route produces a high modulus fibre, in essence a polynosic rayon, was not felt to be a It is 15 years since the development of disadvantage. However, many rayon companies, applications for lyocell fibres commenced in Courtaulds included, had experience of polynosic earnest at what was then the Courtaulds Research viscose rayon production and marketing, and Laboratory in Coventry, UK. Many new uses with the exception of the Japanese none had have been developed for the fibre, both by persevered with the approach. Courtaulds/Acordis and Lenzing, and several A short historical digression is perhaps needed to fashion apparel products have become major allow some appreciation of the status of high outlets for the new cellulosic fibre. It is however modulus cellulosic fibres as the new lyocell fibre surprising that the sector that at first sight emerged from the laboratory into the appeared to provide the best match with the consciousness of those who would be responsible properties of the new fibre, industrial textiles, for developing markets for it. Polynosic rayons remains substantially undeveloped. had been developed in the 50’s and 60’s to match For the purposes of this paper, industrial textiles the wet performance of cotton, and to survive the are defined in the broad sense as those sort of finishing treatments to which cotton applications where technical performance fabrics could be subjected. Unlike cotton with outweighs the more aesthetic and subjective its collapsed tube cross-section, polynosics had a characteristics demanded by the fashion apparel smooth round shape and a freedom from sector. Nonwovens both long and short-life are chemical crimp that led to low fibre cohesion and thereby included in this review, which covers the lean yarns. They were more expensive to make, early marketing approaches, the attributes of the prone to fibrillation, difficult to dye and soon fibre that have proved useful in industrials, and developed a reputation for being troublesome in current activities in the sector. both dry and wet processing. They were nevertheless good in blend with cotton and gave some of the properties of combed cotton, First thoughts especially in knitted underwear. Attempts to overcome the disadvantages of Courtaulds’ development of the lyocell process polynosics led to the development of several was driven by the need to find a more variations, notably “economical” versions of the environmentally acceptable way of converting fibre, but polyester was emerging as an excellent wood pulp into fibres than the viscose process. blend fibre for viscose, and polyester did not While early process screening certainly looked need a high modulus companion. So, higher for ways of approaching the properties of viscose extensibility lower modulus “modal” viscose fibres, the inability of almost any solvent system rayons replaced the polynosics, except in Japan to provide the high extensibility of standard where the two types coexisted and even merged viscose fibres was not felt to be a serious issue into newer high-strength polynosics. Courtaulds compared with meeting the environmental and stopped producing their “Vincel 28” and cheaper economic objectives. As is now well known, the “Vincel 28E” polynosics and focussed on their dissolution of cellulose in NMMO proved the higher extensibility, lower modulus, fibrillation- most attractive process, and it was the fibre from free “Vincel 64” modal fibre in 1973-74. this route, known generically as lyocell, that Modal, being more costly to make than regular went forward into application and market viscose, suffering some of the leanness development. disadvantages of the polynosics, and relatively 107 unsupported by marketing campaigns, could the new enzyme finishing techniques which were easily be replaced by the cheaper, more crimped being used to produce soft-touch fabrics with a and extensible but weaker regular viscose in microfibrillar surface. This technique made polyester blends. ITT Rayonier (a pulp supplier) virtue out of what had been regarded as the made a bold attempt to establish a bulkier fibrillation disadvantage, and opened the way to crimped modal fibre in fashion apparel by some really high returns in designer-apparel licensing it’s Prima™ process to Avtex and markets. The development of industrial Saeteri, and by advertising its merits on US applications for lyocell understandably became a television (a first and last for a viscose fibre?), low-key second priority activity. but to no avail. Modal fibres survive, but remain small volume compared with regular viscose. When Courtaulds stopped production of Vincel Early Industrial Applications for Lyocell 64 in the late 70’s, the only customers who appeared to be seriously disadvantaged were The development efforts of the early 90’s those using the fibre in industrial textiles: coating nevertheless resulted in some small-scale bases, abrasive substrates, protective clothing commercial successes. and sewing threads. It is also worth adding that • In the high performance workwear sector a although no commercial sales resulted due to the joint development between Courtaulds, Albright high price of the polynosics, they had been and Wilson, and Carrington Career & Workwear successfully fibrillated in refiners to make led to the launch of the “Fury” protective suit for special papers and latex bonded to make strong North Sea oil workers. This capitalised on dry-laid nonwovens. lyocell’s softness and a favourable interaction As the attributes of lyocell unfolded in the early between the new fibre and both the Proban® and 80’s it was therefore understandable that Pyrovatex® flame-resist finishing techniques. comparisons with polynosic rayons were made The lyocell was blended with small amounts of and concerns were expressed over its likely polyester (or nylon to boost abrasion resistance performance in yarn spinning, dyeing and and tear strength) and resin finished as necessary finishing leading to apparel end-uses. In fact the to control fibrillation. first lyocell fibres to emerge into market testing • In the ladies workwear sector, a joint (1985) were much easier to fibrillate than the development between Courtaulds and Klopman current products made in the production plants, International led to a new range of garments for were slightly lower in extensibility and had a far nurses exhibiting some of the characteristics of from optimised crimp/finish/moisture/cohesion the Tencel® fashion fabrics while demonstrating balance. The first and cautious strategy was the sort of appearance retention and durability therefore to develop those nonwoven and required to maximise longevity in industrial industrial textiles markets where the drawbacks laundering. of the early lyocell would be of reduced • In sewing threads, the high strength and high- significance. As lyocell properties improved, speed sewability of lyocell yarns coupled with selected apparel markets would be opened. enzyme resistance and a dye uptake comparable to the base fabrics led several producers to introduce lyocell threads to their range for use in The rise of soft-touch cellulosic garments to be dyed and/or finished in garment form. The first lyocell to be sent for evaluation in • In coating bases, lyocell’s high strength and Japan was destined for evaluation in nonwovens. modulus linked to the ability to make smooth The Japanese trialists, who subjected the early surfaced fabrics which bond well to the coatings samples of lyocell to a thorough evaluation, led several producers to introduce lyocell fabrics probably as a polynosic rayon substitute to start to their range. 3M for example, utilised a woven with, had other ideas and demonstrated that even 100% lyocell substrate to back their new range of the early lyocell had the makings of a high-value abrasive cloths because it provided exceptional fashion fibre. Like their high-strength surface regularity. polynosics, lyocell was strong enough to survive 108

Nonwovens and Special Papers to make the lightest possible covering material with adequate strength. Similarly if additional Lyocell was converted into a range of nonwoven latex or thermal bonding was needed to boost products and papers exhibiting the following strength, this could be reduced or eliminated. general benefits (comparisons with viscose fibre The strength benefits obtainable from lyocell in nonwovens): low pressure HE were enhanced at higher • Twice the dry strength. pressures up to the point where fibrillation • Nearly three times the wet strength. occurs. At higher pressures still the strength • Higher wet-cohesion especially when plateaued and ultimately declined, while the fibrillated fabric opacity and firmness increased • Higher wet resilience and resistance to wet- dramatically. The silky aesthetics were lost, but collapse. the toughness of the fabrics made semi-durable • Stronger bonding with latexes. and durable end-uses possible. • Stronger thermal bonding with synthetics. High-pressure hydroentanglement of lyocell fibre enabled the production of nonwovens that were • Lighter fabrics/papers possible. stronger than the equivalent weight of woven • Reduced shrinkage in drying/curing. • cotton in pilot trials but on production machines Better dimensional stability. some losses of fibrils had deleterious effects on • Higher absorbency (rate and capacity) the water filters. In aperturing processes, lyocell especially when fibrillated. gives very precise patterning and a more textile like appearance than other fibres. Hydroentanglement (HE) Bonding Needling Early trialists were inclined to treat lyocell with the highest possible water pressure to try to In needlefelt technology lyocell fibre strength fibrillate it. They believed one of the few ways could be efficiently translated into fabric to justify the high price was to try to generate properties with a threefold increase in wet microfibres similar to those obtainable from the strength c.f. viscose. Lower basis weights were more expensive sea-island bicomponents. possible if required. Lyocell formed more open However cellulose microfibres are more self- and bulkier needled structures than viscose and bonding than their synthetic counterparts and this coupled with the higher wet-resilience of give harsher rather than softer fabrics. lyocell gave increased absorbent capacities. Furthermore the high pressures needed to 1.7dtex fibres could be needled commercially fibrillate current lyocell are only effective over a and fabrics made from them showed only half narrow range of basis weights. Lightweights get the wet collapse of 3.3 dtex rayon structures. bonded to the conveyor belt before a useful level of fibrillation occurs, and in heavyweights only Latex Bonding the surface layers are affected and even then the cushioning effect of the fabric depth prevents Here too, lyocell gave much stronger fabrics than efficient fibrillation. viscose especially in the wet state. This feature More often than not softness was required, and could be used directly to meet tougher customer water pressures had to be reduced below those specifications, or indirectly to reduce raw used for viscose to get best results. A better material usage. (Lower fabric weights through strength/softness balance than viscose was less fibre and/or less binder.) Lyocell bonded achievable at these lower pressures. If a really with half the latex level needed for viscose gave silky-touch product was required, and CD improved fabric aesthetics and absorbency, extensibility was not critical, a more parallel laid allowing this venerable but still important web gave best results. If a silky appearance was nonwoven route to enter new territory. Lyocell required as well, the lustrous bright form of the also gave low-shrink, high stability fabrics fibre would give it. during drying/curing which made it possible for Raw material cost-savings could be obtained by the latex bonder to increase the area productivity reducing the basis weight. It was possible to of his lines by 10-15%. halve the basis weight c.f. viscose when seeking 109

Thermal Bonding Short Fibre Processes – Air Laying

Lyocell bonded better to some types of The low cohesion of lyocell made by the tow- polypropylene and gave stronger thermal blends washing route is an advantage in air-laying than viscose especially in the wet state. This processes where easy separation of fibres is could allow the thermal bonder to incorporate a required. It’s stiffness relative to viscose allows cellulosic at higher concentrations, or to make the use of longer fibre lengths, and thereby the 50/50 blends at lower basis weights. more cost-effective reinforcement of air-laid pulp for use in wipes and absorbent core Short Fibre Processes - Papermaking components.

Fibrillation of lyocell can be achieved in many Lyocell’s Current Position in Industrial ways (dyeing, finishing, suedeing, Applications hydroentanglement, brushing, ultrasonic treatment), but it is in the papermaking processes Industrial market developments to date have that fibrillation can be carried out most been made against a background of: efficiently and controllably. • The runaway success (1990-96) of Tencel® The ability to fibrillate lyocell in beating, branded lyocell in the fashion apparel sector refining or hydrapulping allows the manipulation resulting from the Japanese development of of sheet properties. For example the following enzyme processing to develop ultra-soft touch can be altered dramatically by fibrillation: “peach-skin” textures. Restricted fibre availability and high fibre prices could not be • handle / aesthetics tolerated by the more cost-sensitive industrial • barrier properties sector. • opacity / cover • Reducing competitive fibre prices: cotton • moisture absorbency / transport polyester and viscose all became available at • tear and tensile strength significantly lower prices than when the • air permeability development started. • particle capture • Courtaulds decision not to use of the Tencel® brand for industrial applications. The last two properties are particularly important • Progressive reductions in the fibrillation in applications such as filtration. tendency of Courtaulds fibre that closed down Paper strength depends upon hydrogen bonding, some options in special papers and which increases as more fibrillation is generated. hydroentanglement. Paper tensile strength improves in proportion, • “Focus-on-fashion” prevented development but tear strength goes through an optimum at of new varieties engineered specifically for moderate levels of fibrillation. Air resistance of industrial applications. the sheet goes up proportionately, but the permeability of lyocell sheets is still higher than Sales of industrial yarn into workwear, that of equivalent wood pulp papers, due to the careerwear, sewing threads, abrasive substrates, fine circular nature of the lyocell fibrils. and coating bases were nevertheless developed Pore size is also affected - increased fibrillation and continue at a low level. Not unexpectedly giving smaller average pores. It is therefore the more fashion-conscious career-wear sector possible to manipulate the mean pore and with its more structured garments is proving distribution of pore sizes by controlling the level more successful than the industrial workwear of fibrillation produced. Lyocell papers exhibit a sector where lyocell has found it difficult to similar pore size/permeability relationship to the compete on cost/performance with poly-cotton. more costly microglass fibre which is commonly Klopman International reports that the Alexandra used in filtration papers. Pulp sheets show lower nurses uniforms, at the “soft” end of the work- permeability. wear sector, continue to use lyocell-containing fabrics. Sales growth has been disappointing due to their relatively high price. Klopman 110 nevertheless spins, weaves, dyes and finishes the less likely to be used for the larger garment- fabrics without difficulty and continues to processed cotton sector. believe 50/50 poly-lyocell constructions will Price c.f. cotton prevents the fibre growing into prove competitive with poly-cotton in career- the more mainstream sewing applications and the wear. They are therefore repositioning fabrics same appears to be true in the woven coating and colour-lines to target the skirts, blazers and base sector. Excellent speciality abrasives waistcoats worn in this sector and have already backed with lyocell cloths continue to be had some early successes. Bank staff, hotel produced by 3M and others, but the growth receptionists, car-hire staff and retail staff now predicted 5 years ago has not materialised. require more stylish garments which cannot In special papers, the fibre continues to provide easily be made from the cheaper poly-cottons, low pressure drop and high particle retention and it is here that the Tencel®-branded fibre is characteristics to a few cigarette filters, but the likely to have more success. continuing very high price c.f. acetate tow or The ”hard” workwear sector has however proved crepe paper still prevents its more general less attractive. The flame retardant overalls for adoption. The even nichier but higher value oil-workers did offer a demonstrably better electrical papers sector now show signs of balance of FR protection and handle than growing faster. possible with cotton. There were however Acordis currently expect most growth to come in difficulties with appearance retention in short-life nonwovens, and in the wiping sector in laundering the darkest shades, the problems with particular. Despite its good performance and Navy being particularly acute. The Pyrovatex® amazing strength and durability, the early finish that provided the FR character and synthetic-chamois fibrillated lyocell protection against fibrillation in laundering was hydroentangled car-cleaning cloth failed to make insufficient to stop fibrillation damage in inroads against the real thing and was withdrawn, repeated severe laundering of navy overalls. The but other wet-wipes have proved much more majority-lyocell Fury® range has now been successful. Microwavable cleansing wipes discontinued as a stock item by Carrington benefit from the softness achievable with lyocell Career and Workwear, but is still occasionally in a needled fabric, and are now a major user of made to order in the less difficult colours. thefibreintheUSnursing-caresector. Summarising the development experience, The fibre’s wet strength, resilience and Carrington comment that the Pyrovatex® absorbency make it an ideal absorbent lyocell/polyester fabrics were just too expensive component when bulkier, more absorbent for the level of improved performance offered, products are required. Here the key conversion and the predicted economies from lyocell technologies remain hydroentanglement and production scale-up did not materialise. The fact needling, but air-laid materials using lyocell are that one of their main potential customers now commercial and look set for good growth. switched to Nomex/Kevlar overalls while others opted for the stiffer but cheaper Proban treated 100% cotton suggests that lyocell offered a Conclusions middle of the road product in a market polarised towards low price or high performance. Progress has inevitably been slow, but maybe the In Europe, the USA and to a lesser extent in the biggest surprise in view of the sustained high Far East, lyocell continues to be converted into pricing is that it has not been negligible. The excellent sewing threads for small and relatively fibre has established itself in several profitable specialised applications. It gives high strength, industrial niches and is in the process of breaking high-speed sewing and better enzyme resistance, out of those niches, especially in short-life but does dye darker than cotton in a competitive nonwovens. By and large, it has gained a situation. Majority-lyocell garments processed reputation for good technical performance and an on the garment-dye/garment-wash system have ability to add value - up to a point. to use lyocell threads if the sewing is to be The high price and renewed high demand in invisible. On the other hand lyocell thread is apparel still militate against its more widespread use in industrials, but the benefit side of the cost- 111 benefit equation has been quantified and the fibre expected to show a further strong increase in the has proved itself to be worth a premium over next 12 months as new projects go commercial. other cellulosics. Clearly the size of the ultimate Both Lenzing and Acordis have announced industrial market for lyocell will depend on the capacity increases, Lenzing to 20,000 size of that premium over cotton and viscose. tonnes/year and Acordis, already close to full Acordis remains optimistic about industrials and capacity at Grimsby, is progressively re-opening has now set up new Technical Products teams in the 43,000 tonne/year Mobile plant which was Europe, the USA and in Asia. It is, for the first mothballed in 1999 following the fashion- time, using the Tencel® brand for industrial as apparel demand collapse in 1998. These well as fashion applications. Sales into technical increases are of course fuelled by the resurgence applications are said to be growing strongly and in apparel demand for lyocell, but both now amount to about 10% of current output: companies expect the industrial market to take an significantly ahead of 1998-99 levels, and increasing slice of the cake in the years to come. 112 ACCEPTANCE AND APPLICATIONS FOR LYOCELL FIBERS IN THE JAPANESE TEXTILE MARKET.

Mitsuo Yoshida

Unitika Textiles Ltd., 3-5-13, Kyutaro-machi, Chuo-Ku, 541-0056 Osaka, Japan phone: +81-6-6253 7120; fax: +81-6-6253 7124; email: [email protected]

Prologue Japanese yen, production in such oversea countries as China, Indonesia etc. is increasing In 1992, we commenced the basic study and remarkably and so we can say that the necessity is development of the Lyocell fiber. The following increasing for the development of characterised are the advantages of Lyocell compared with "Made In Japan" garments supported by a high other fibers: technology with highly organized machines. 1. The Lyocell fiber is ecological both in terms of the raw materials used (plantation, pulp) and Table 1. Summer season (June to September). the production process, which is Mean Mean environmentally friendly. Temperature Humidity 2. Lyocell has a permanent crimp which is soft TOKYO 24.5 °C 73.8 %RH andkindontheskin. LONDON 15.2 °C 80.5 %RH 3. Lyocell has advantages over cotton in a wide PARIS 17.0 °C 73.0 %RH condition particularly when it comes to NEW YORK 22.7 °C 63.4 %RH moisture absorption and release. WIEN 18.1 °C 68.3 %RH 4. Since Lyocell is stronger than Viscose against Alkali, several kinds of finishings can be Table 2. Spring (March to May) and Autumn developed using fibrillation and combining seasons (October and November). several kinds of enzymes. As a result effects Mean Mean such as a rich brightness, a deep color, softness Temperature Humidity and skin friendliness can be achieved. TOKYO 14.3 °C 62.6 %RH 5. Lyocell has another advantage in the ease of LONDON 8.5 °C 83.8 %RH care after washing and dimensional stability. PARIS 9.5 °C 80.0 %RH Using the above characteristics of the Lyocell NEW YORK 11.1 °C 62.0 %RH fibrewehavedoneeverythinginourpowerto WIEN 9.0 °C 72.8 %RH establish the technology in all textile chains such as spinning, weaving/knitting, dyeing/finishing Table 3. Winter season (December to and the making-up of garments. In these processes, we never forgot the marketing February). for each end-use. Mean Mean We spent a great deal of time and effort to Temperature Humidity establish such a difficult technology for the TOKYO 6.2 °C 52.0 %RH development of articles with fibrillating LONDON 4.2 °C 87.3 %RH technology in the dyeing/finishing process. PARIS 4.0 °C 83.7 %RH NEW YORK 0.8 °C 65.3 %RH Experience of Lyocell WIEN 0.5 °C 75.3 %RH

We are hereby drawing on data concerning the Of course we cannot forget the key words for the market size for all kinds of textile garments in 21st century, "The raw material, which is kind on Japan, production countries, importing q'ty and the environment and recycling." amounts etc. By way of example, this June, Unitika Textiles Under such conditions as 1. Demand for organized a study tour for abt.50 people to Europe, consumption sharply decreasing, 2. Retail price including a visit to Lenzing, under the theme, dropping sharply, 3. Followed by a strong "Look the recycling society". Following this visit 113 we are ready to declare that Lyocell is the raw With the data provided we can expect the material for the 21st century, because: garments to be full of Lyocell's good character. • Lyocell is ecological Withthedataprovidedthefollowingcounter • Lyocell has the special character in actions are required: appearance, finishing etc. 1. Presenting the articles with bulkiness, feeling Furthermore, as for the Japanese market, of light weight, retaining warmth etc., by whenever we develop Lyocell products we have mixing with wool, acrylic etc. to bear in mind that Japan has four distinct 2. Developing such effects with Lyocell textiles seasons, namely high temperatures with a high such as suede and corduroy finishes, to moisture level in the summer and cold achieve bulkiness, a feeling of light weight, temperatures with a low moisture level in the heat-retention etc. winter (tables 1-3).With the data provided the 3. Developing formal suits, pants, jackets etc., following counter actions are required: by mixing with Shingosen and wool, by 1. We have to use the higher twisting counts of means of which fibrillation can be limited yarn to get a silky effect. and one can obtain the clean effect. 2. In order to obtain the moisture release, we should make the fabrics by blending them with Acceptance of Lyocell synthetic fibers. 3. We should product a cooling effect by mixing Table 4 lists Lyocell products which have been with Linen, Ramie etc. which have a good very well received by our market. We will now thermal transmittance. explain these characteristics using 5 representative articles, as listed in tables 5-9.

Table 4. Item Article Characters Main distributors Underwear Ly/Polyurethane Stabilized shiny and clean Charle (Plain stitches) Dimpish fitness to skin Wash&Wear(W&W) Casual sport Ly/Polyester Fibrillation & silkiness Sanyo, wear (Pants. Jackets) Stretchy, W & W Aoyama Ly/NF Fibrillation & natural, Bulkiness, (Blazer, Coat) Light weight, Water repellent 100% Ly, Ly/C, Ly/ Linen Fibrillation, moderate stiffness (Denim, Pants, Shirts) Linen effect with Ly feeling Uniform Ly/Polyester(recycle) Mild silky & cooling Daiwa Moisture absorption & release House Wash&Wear(W&W) Recycling system Home textiles 100% Ly (Bed covering, Silky, Clean, Bright Nishikawa Sheets, Filling, Pillow Moisture absorption case, Towel etc.) Blouse 100% Ly Georgette Silky, Moisture absorption & release M&S Stone wash Wash&Wear(W&W) Cool touch Autumn, winter Ly/Wool Fibrillation. Warm, High bulky, casual wear (Jackets, Pants) Light Weight, High resiliency

6CDNG2NCKP5VKVEJGUYKVJ2QN[WTGVJCPGHQT.CFKGU’+PPGT9GCT 114 Merchandising Technical point Characters Item: Lady’s Under Knitting: Tension Control Sensitivity: Wear Finishing: Peach Surface Const. Plain stitches Clean Fibrillation Clean Appearance Compo. Lyocell Wrinkle Resistance Rich and Elegance 93% Elastic Polyurethane 7% Functionality: Excellent Dimensional Stability Wash and Wear Excellent Moisture Absorption

Shrinkage in Laundry: (JIS L0217 103) Warp: 3% Weft: 3%

Table 6. Stretch Fabrics with SINGOSEN (Ef) for Men’s and Ladies’ Pants. Merchandising Technical point Characters Item: Men’s and Ladies’ Materials: Weft is a Sensitivity Pants and Jackets bicomponent high twisted yarn Peach Surface Const. Stretch Twill Weaving: Air Jet Loom Crisp Hand (Cross Weaving) Filament Type (500 r.p.m) Elasticity Compo. Lyocell 70% Functionality Polyester 30% Finishing: Wild Fibrillation Excellent Dimensional High Stretchability Stability: Wash and Wear Wrinkle Resistance Moisture Absorption Stretch Property (JIS L1096) and Release Stretch percentage: 15 ~ 25% Power Stretch ability Stretch Recovery percentage:80 ~ Shrinkage in Laundry (JIS 87% (after 30 seconds) L0217 103) Residual Strain percentage:1.5 ~ Warp: 2%

3.0% (after 30 seconds) Weft: 1% Wash and Wear (JIS L1096): Class 3.5 115

Table 7. Lyocell (Non Fibrillation) / Recycled Polyester of PET Bottle for Uniform. Merchandising Technical point Characters Item: Men’s and Ladies’ Materials: Lyocell / Polyester Sensitivity:Clean Appearance Pants Blouson recycled Soft and Drapability and Blended yarn Elasticity Vest Weaving: Air Jet Loom (650 Const: Twill r.p.m) Functionality: Compo: Lyocell Finishing: Continuous Dyeing Excellent 70% (Non Fibrillation) Dimensional Polyester (recycle) Resin Finish Stability 30% Wash and Wear Recycle System Moisture Absorption and Release Weavin Thermal Recycle Chip Recovery Dyeing Shrinkage in Laundry Spinnin Incinerato (JIS L0217 103) Warp: 3% Spun Recovery Weft: 2% Garmen Of

Table 8. Cross Weaving Fabrics with SINGOSEN (Ef) for Men’s and Ladies’ Coat. Merchandising Technical point Characters Item: Men’s and Ladies’ Materials: Weft is #Hollow Sensitivity Peach Surface Coat and Blouson Type Polyamide Natural Crease Const: Broad Weaving: Air jet Loom Dry and Elasticity (Cross Weaving) Filament Type Functionality Compo: Lyocell 70% (550 r.p.m) Water Apparent Nylon 30% Finishing: Clean Fibrillation Excellent (Hollow Type) Water Apparent Dimensional Stability Moisture Absorption and Release Power Stretch ability Water Apparent (JIS L1092) Origin: 100 points Laundry at 5times: 90 points 116

Table 9. Lyocell/Wool Panama Fabrics for Men’s and Ladies’ Jacket and Pants. Merchandising Technical point Characters Item: Casual Pants and Materials: Sensitivity Jackets Lyocell/Wool(Off Soft gentle to the skin Const: Panama Scale) Excellent Drapability and Compo: Lyocell &0% Blend yarn Elasticity Wool 40% Weaving: Air jet Loom Warmness Finishing: Piece Dyeing Rich and Elegance and Functionality Fibrillation Wash and Wear (Class 3.5) Garment Finishing Moisture Absorption Shrinkage in Laundry (JIS L0217 103) Warp: 3% Weft: 2%

Epilogue forces with Messrs. Lenzing and also carefully analysing the market. We are very confident that Lyocell will have an • The proper preparation of peach skin articles important position in the market in the 21st and scale sales, which are developed by regular century for the following reasons: Lyocell using fibrillation technology. • Ecological material • The development of articles using the LF fiber • These materials can fascinate the consumers which cannot be expressed by regular Lyocell. in many respects due to the appearance, feeling, Last but not least, we believe that Lyocell has the function etc. brilliance, though there are many technical points We, Unitika Textiles, are developing the still to overcome. following important items, combining these with our ecological materials • Polylactic Acid (our brand is TERRAMAC) Explanations • Recycle pet bottle (our brand is UNIECORO) We are expanding the applications. Japanese Summer. The Japanese summer is hot We consider the development of Lyocell LF and humid. In the daytime, temperatures often products to ,/ very important and are joining reach around 35°C (there is a lot of opportunity to 117 perspire). Requirement: quickly dry - increasing the At home and in the office, the temperature is quickness by mixing with Polyester. generally controlled at around 25°C (If coming into such a controlled room, people often feel Green Environmental Materials. It is said that cold). It is recommended to be controlled at 28°C the recycling of raw materials is important in our for ecological and health reasons. Then, the society for human life assuming that clothing is developing to match the temperature at environmental problems should be solved 28°C. (In Japan, the trend for developing clothing globally. is cool). Unitika Textiles Ltd., proposes the following three raw materials as materias kind to the Characteristics of Lyocell in terms of comfort. environment. There is a high percentage of humidity and a high • Lyocell. degree of heat transmission as well coolness by • Terramac. In Latin, TERRA means earth and touching the clothing, arising from the smooth MAC means son. The raw material is poli-lactic surface compared to Viscose Rayon. acid compounded from agricultural renewable There is a high change in the absorbing volume, resources like corn, which is completely resolved. next to wool. (11% at 20°C 65%RH, 20% at 30°C There are characteristics similar to polyester, such 90%RH, the difference is deltaMR=9%). as dimensional stability, lightweight, pleat retention, stability of shrinkage, etc. Our recommendations in terms of comfort in Lactic acid itself has the character of summer. High degree of heat transmission and anti-bacterial properties and mildew resistance. coolness by touching the clothing - Lyocell is OK. So, there is the possibility that we get an SEK There is a mild change of wet temperature within label. Since this fiber is of hydrophobic the clothing, after or during sweating - Lyocell is substances, it can be used for textiles by mixing OK. with cellulose, wool, cotton etc. High breathes of air and a high permeation of • Uniecolo. Uniecolo is Unitika’s recycled moisture are required to release moisture and polyester made of PET Bottle. Unitika Textiles heat.(Fine count of yarn, high twist, decrease of has established the collecting system of used density of fabric, - Lyocell is not OK since garments made of UNIECOLO as a form of strength is not enough. thermal energy, and is contributing to the Increasing the strength by mixing with Polyester. environment. Quick absorption is required- Lyocell is OK.