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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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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AmericasEuropeAsia

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PRODUCTION OF SYNTHETIC FIBRES IN DIFFERENT ASIAN COUNTRIES

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16000

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2002

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ton China

JapanSouth KoreaTaiwan

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WORLD PRODUCTION BY TYPE OF FIBERsource CIRFS

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1998

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AcrylicPolyamidePolyester

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WORLD MILL CONSUMPTION source PCI

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1996

1998

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2004

2006

AcrylicPolyamidePolyester

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PRODUCTION AND CONSUMPTION OF SYNTHETIC FIBRES IN CHINA

0

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6000

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16000

1996

1998

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2004

2006

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ton

ProductionConsumption

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MILL CONSUMPTION IN GREATER EUROPEsource CIRFS

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1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005

AcrylicPolyamidePolyester

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MILL CONSUMPTION IN WESTERN EUROPEsource CIRFS

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2003

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2007

AcrylicPolyamidePolyester

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80

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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

0100200300400500600700800900

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1999

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2001

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2003

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2005

2006

2007

EuropeUSAJapanChina

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2002

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2008

ProductionWEConsumptionWE

Acrylic production and consumption Western Europe

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2000

2002

2004

2006

2008

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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0

5

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30

25 110 130 170 200

Temperature (°C)

Bre

akin

g T

enac

ity

(cN

/tex)

0

5

10

15

20

25

30

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

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15

20

25

30

35

40

45

50

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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25

30

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40

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

10

20

30

40

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)