fibre acriliche. dalla crisi di mercato a nuovi...
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FIBRE ACRILICHE. DALLA CRISI DI MERCATO A NUOVI SVILUPPI
PRATO 10 MARZO 2009
Franco Francalanci - Montefibre S.p.A
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• Steady growth• Natural fibers overtaken• Good forecast of further increase
SYNTHETIC FIBERS: A HEALTHY INDUSTRY
First impression:
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• Steady growth• Natural fibers overtaken• Good forecast of further increase
SYNTHETIC FIBERS: A HEALTHY INDUSTRY
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tons Synthetic
NaturalArtificial
IN A DREAM WORLD
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PRODUCTION OF SYNTHETIC FIBRES IN DIFFERENT REGIONS
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PRODUCTION OF SYNTHETIC FIBRES IN DIFFERENT ASIAN COUNTRIES
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WORLD PRODUCTION BY TYPE OF FIBERsource CIRFS
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WORLD MILL CONSUMPTION source PCI
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AcrylicPolyamidePolyester
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PRODUCTION AND CONSUMPTION OF SYNTHETIC FIBRES IN CHINA
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ProductionConsumption
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MILL CONSUMPTION IN GREATER EUROPEsource CIRFS
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MILL CONSUMPTION IN WESTERN EUROPEsource CIRFS
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'85 '86 '87 '88 '89 '90 '91 '92 '93 '94 '95 '96 '97 '98 '99 '00 '01 '02 '03 '04 '05
Seasonally adjusted index
European Textile Production Index((((sourcesourcesourcesource CIRFS)CIRFS)CIRFS)CIRFS)
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PRODUCTION OF ACRYLIC FIBREsource CIRFS
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EuropeUSAJapanChina
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ProductionWEConsumptionWE
Acrylic production and consumption Western Europe
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ProductionWEConsumptionWEProductionChinaConsumptionChina
Acrylic production and consumption Western Europe and China
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• RAW MATERIALS• ENERGY• FINANCE
MAIN BURDENS ON INDUSTRY
On average:
Raw materials account for 65 – 75 % of production costEnergy accounts for 10 – 15 % of production costFinance accounts for ????
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• Lower impact of raw material(less pure monomers, polymer blends, higher efficiency)
•Lower impact of energy(integrated processes, higher efficiency)
• Health care
• Protective materials
Cost Reduction Margin Increase
Process Innovation Product Innovation
Profit and Growhof Industry
Post production modificationsSide diversification (crutch)
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POST PRODUCTION MODIFICATIONS
FEEDSTOCKS MONOMERS POLYMERS FIBRE
• Low impact on consolidated processes
• Different products from the same precursor
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“ANTIPILLING” POLYESTER => weakness due to low molecular weight polymer
Alternative approach: getting a low viscosity polymer through controlled depolymerisation of melt
STARTING FROM A STANDARD POLYMER (INVENTA – FISCHER patent)
Classical approach: using a special crosslinked polymer of low polymer weight, but high melt viscosity. Melt Spinnable
Need to synthesize a special polymer and develop a “ad hoc” process
POST PRODUCTION MODIFICATIONSA few examples - 1
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POST PRODUCTION MODIFICATIONSA few examples - 2
SUPERABSORBENT ACRYLIC FIBER => due to presence of – COOH groups
Classical :
Polymerisation in water ofacrylic acid and methyl acyilate
Dry spinning with Water evaporation
Stretching and drying Of resulting fibre
Crosslinking 250°C of –COOHGroups with functional groups
Introduced during polymerisation
Alternative :
Commercial Acrylic fiber
Crosslinking of 10-30 %of - CN groups
Hydrolysis of remaining-CN to -COOH
Drying of fibre
Open problem:Alternative to hydrazine
CNCN
+ NH2 – NH2 C==NHC==NH
NH --NHCN
CNCN
CN
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POST PRODUCTION MODIFICATIONSA few examples - 3
LOTAN ®A SUPER FLAME RESISTANT FIBRE
CNCN
+ NH2 – NH2 C==NHC==NH
NH --NHCN
CNCN
CN LOTAN ®
0
10
20
30
40
50
60LOI %
PANOX
LOTAN
PBI
PPS
PHENOLIC
ARAMID
PES (FR)
MODACRYLIC
VISCOSE
PES
ACRYLIC
PP
Smokes: F1 (NF F 16-101)
(ISO 5659-2)(ISO 5659-2 + FTIR)
Fire: M1 (NF P 92-503/507)(UNI 9175)
(ISO 5660)
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• Tenacity 13-18 cN/tex• Elongation 15-35 %• Density 1.5 g/cm3
• Autoignition Temperature (100% O2) 435°C • L.O. I. > 38% (typically 39-42)• Reaction to Fire Class M1 (NF P 92-503-507)• Smoke & Gas evolution CO2 - H2O with negligible amounts of HCN,HCl, SOx
• Toxicity and Opacity Smoke Class F0 – F1 (NF F 16-101)• Water Regain ~ 12 %• Water Imbibition ~ 45 %• Shrinkage in boiling water ~ 0%• Alkali & Acids resistance Good / Very Good• Common solvents resisistance Not soluble• U.V. Stability Good
General Properties
BY MONTEFIBRELOTAN ®
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BY MONTEFIBRELOTAN ®
BeforeFlame Exposure
After Flame Exposure
Char BarrierNo Melting
No ShrinkingNo Flaming Drops
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Temperature (°C)
Bre
akin
g T
enac
ity
(cN
/tex)
0
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Bre
akin
g E
long
atio
n (%
)
Time Exposure : 24 h
Effect of Dry Heat
BY MONTEFIBRELOTAN ®
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Effect of Acid Solution on tensile properties
BY MONTEFIBRELOTAN ®
0
5
10
15
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45
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Ten
acity
(cN
/tex)
0 120
Treatment Time (hours)
LOTAN
ARAMIDES
POLYACRYLONITRILE (100%)
Time Exposure: 120 hTemperature: 60 °CAcid Solution: HCl - 4%
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BY MONTEFIBRELOTAN ®
POSSIBLE END USES ????:…………………….
No Limits to Product Design in the Firefighting Area
both in NONWOVEN
Andin
SPINNING SECTORS
Barrier
Fabr ic
s
Fireblan
kets
Hot ga
s Filtr
ation
Wall
Cover i
ngs
Liquid Filtration at
temperature
ExtremeSport
Clothing
ProtectiveClothings
Mattressesconstruction
For additional information, please visit: www.lotan.eu
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SIDE DIVERSIFICATION (CRATCH FOR BUSINESS)
POLYESTER
POLYAMIDE
ACRYLIC
RESIN FOR BOTTLES
HIGH PERFORMANCE PLASTIC
CARBON FIBERS
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ACRYLICCARBON FIBERS
ProcessoProcesso didi produzioneproduzione delladella fibrafibra didi carbonio da carbonio da PANPAN
PrecursorePAN
Ossidazione in aria
( 200÷÷÷÷300°°°°C30÷÷÷÷60 min.)
Carbonizzazione(Pirolisi in azoto 700 ÷÷÷÷ 1500 °C 2-10 min) - HS
Grafitizzazione(Pirolisi in azoto oltre 2000 °C 1-2 min) - HM
Trattamentosuperficiale
Sizing
bobinatura
PAN
C C CC C
C≡≡≡≡N C≡≡≡≡N C≡≡≡≡N
PAN
C C CC C
C≡≡≡≡N C≡≡≡≡N C≡≡≡≡N
Fibra ossidata
N N
C C C
N
C
C
C
C
C
C
O
Fibra ossidata
N N
C C C
N
C
C
C
C
C
C
O
C C C
N
C
C
C
C
C
C
O
Fibra di carbonio
NN
Fibra di carbonio
NN
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Consumi mondiali di fibra di carbonio
9,7 10,812
13,515
16,6 17,119,1
20,923,1
26,5
31
34,4
0
5
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15
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25
30
35
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1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
Anno
Mig
liaia
di t
on
- Forecast consumi mondiali di fibra di carbonio
26,531
34,438,8
41,9 44,448,4
0
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20
30
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50
60
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Anno
Mig
liaia
di t
on
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Consumi fibra di carbonio per settore
3,3 4,8 5,9 6,1 735,2
7,6 8,315,4
3,5
6,5
12,916,6
25,9
0
10
20
30
40
50
60
1995 2000 2005 2006 2011
Anno
Mig
liaia
di t
on
Industrial
Aerospace
Sport
Ripartizione consumi industriali
Cuscinetti1,0%
Alberi trasmiss ione6,9%
Cilindri12,3%
Petro lio3,9%
Trasporti4,2%
Eolico9,2%
Nautica7,7%
Altro6,2%
Fuel cell2,3%
Edilizia11,6%
Medicale3,9%
Compositi12,3%
Recipienti pressione18,5%
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2010 > 45.175 tons
Europa35%
USA31%
Altri5%
Giappone13%
/Taiwan /CoreaCina16%
2004 > 21.225 tons
USA30%
Europa27%
Altri14%
/Taiwan /CoreaCina14%
Giappone15%
2007 > 32.200 tons
Europa31%
USA29%
Altri12%
Giappone
13%
/Taiwan /CoreaCina15%
SVILUPPO FIBRE DI CARBONIO PER AREA GEOGRAFICA
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CONCLUSIONS –
Synthetic Fibers Industry in big troubles (mainly in industrialized Countries)
Post modification and side productions (CRUTCH) may help
Main problem: Costs (raw materials),weak market
Solution will come from Innovation (both Process and Product)