Fibre innovative per il made in Italy Novembre 2007

Premessa

L’industria italiana delle fibre artificiali e sintetiche ha particolarmente sofferto

negli ultimi anni di una forte congiuntura negativa ma, soprattutto, di importanti

ostacoli di natura strutturale che stanno seriamente minando la competitività del

settore.

Nonostante una discreta ripresa dell’attività produttiva registrata nel 2006, il

settore deve sempre più urgentemente trovare nuovi assetti industriali e soluzioni

alle condizioni esogene che ne ostacolano lo sviluppo. Il momento è sicuramente

favorevole a livello mondiale e per le imprese italiane può rappresentare

l’occasione per accelerare quel processo di riposizionamento dei business sui

settori più trainanti.

A tal fine, risulta indispensabile che l’impresa si trovi nelle condizioni favorevoli

per investire in ricerca e innovazione, unica via di uscita per contrastare la

concorrenza extra-europea che non è ancora in grado di competere con la

qualità e le prestazioni garantite dalle produzioni occidentali di più alto livello.

Assofibre Cirfs Italia promuove la nascita di un Progetto di ricerca settoriale

• fortemente innovativo

• in grado di tradursi in innovazioni di tipo radicale

• risultato dell’incrocio di tecnologie adatte ad applicazioni che, partendo dal quelle più tradizionali legate al tessile, sfoci nei comparti di utilizzo emergenti, come le applicazioni industriali, medicali, geotessili, ecc.

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Il Progetto si presta a soddisfare due importanti requisiti legati rispettivamente

all’Offerta e alla Domanda del settore.

1. L’industria delle fibre italiana ha mantenuto una capacità tecnologica di alto

livello e detiene tuttora un patrimonio aziendale fatto di manager, cultura e

conoscenza tecnica senza uguali nel mercato in grado di sostenerla nella

difficile fase di transizione verso nuovi assetti industriali. Nel settore delle fibre man-made in Italia si può raggiungere l’obiettivo che in altri campi è problematico: le aziende hanno la dimensione aziendale, gli uomini e le conoscenze per sviluppare partnership tecnologiche, per creare un solido ponte tra la ricerca di base, la ricerca applicata e lo sviluppo industriale.

2. Le imprese italiane di fibre devono rivestire ancora un ruolo importante nella

filiera italiana del tessile/abbigliamento: l’innovazione nella filiera tessile non

può che venire dal mondo delle fibre e le aziende ne sentono la

responsabilità. In altre parole, la presenza di un’industria nazionale di fibre in grado di fornire prodotti innovativi, performanti e competitivi rappresenta la condizione indispensabile per mantenere un’importante base produttiva in Italia dell’industria a valle.

Concrete occasioni di rilancio della ricerca possono provenire dalle possibilità

offerte dai “Progetti di Innovazione Industriale” previsti da “Industria 2015” e in

particolare dai temi connessi alle “Nuove tecnologie per il made in Italy”, ambito in cui l’industria di fibre si propone a pieno titolo con un progetto settoriale sul quale convergono specifici progetti aziendali.

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Requisiti del Progetto

Il Progetto di Ricerca delineato presenta alcune forti connotazioni, prima fra tutte

l’elevato contenuto innovativo, puntando a risultati di portata radicale che

forniscano alle imprese un plus determinante per fronteggiare la concorrenza.

La valenza settoriale del Progetto è data dall’aggregazione su un unico tema di

ricerca di più imprese di fibre.

Sul fronte tecnologico, invece, la validità della proposta è confermata dalla totale

aderenza delle caratteristiche del Progetto a quelle che sono le linee guida della Piattaforme Tessile Europea, così da rientrare nel 7° Programma Quadro

per la Ricerca e Innovazione dell’Unione Europea.

La concezione della Piattaforma Tessile Europea prevede infatti:

lo spostamento dalle “commodities “ alle “specialities“

lo sviluppo di nuove applicazioni tessili

il passaggio dalla produzione di massa alla personalizzazione verso le

richieste dei consumatori.

Il Progetto ha carattere industriale ma presenta concrete e imprescindibili

opportunità di collaborazione e partnership con Istituti del CNR, centri di

eccellenza tessili, Università o altri Enti (ad es. Fondazione Cariplo, Regione

Lombardia/Piemonte,).

Il Progetto prevede poi l’incrocio di tecnologie diverse: chimica, fisica, biologia,

informatica, nanotecnologie.

Risulta imprescindibile il coinvolgimento dei settori a monte o a valle delle fibre (chimico, tessile per abbigliamento, tessili per applicazioni tecniche e usi

industriali), a sottolineare il forte collegamento con il made in Italy.

Il Progetto di Ricerca è fortemente orientato a nuovi settori di mercato (per meglio

differenziarsi dai mercati tradizionali) nel campo dei:

cosiddetti tessili tecnici (escludendo quindi le fibre ad alte prestazioni) che

abbracciano un vastissimo settore in grande sviluppo (medicale, igienico-

sanitario, miglioramento della vita della popolazione anziana, ecc)

non tessuti per il settore disposable, igienico, medicale, trasporti, strade e

infrastrutture

usi industriali: costruzioni civili e industriali, trasporti, protezione ambientale e

del territorio, ecc.

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I temi di Ricerca

Il Progetto di Ricerca, che si è voluto intitolare “Fibre innovative per il made in

Italy “, può essere declinato in specifici progetti aziendali.

Da una prima verifica con le aziende si propongono le seguenti aree di ricerca relative a nuove fibre speciali e ai nuovi compositi fibrosi. I temi, che

possono sinergicamente sovrapporsi, sono riconducibili a progetti di ricerca che

le aziende di fibre sarebbero interessate a perseguire.

1.a Fibre plurifunzionali ottenute con l’utilizzo delle nanotecnologie (mediante nanoparticelle e nanotubi di carbonio).

1.b Fibre plurifunzionali ottenute con l’utilizzo di tecnologie derivanti dalla chimica supramolecolare.

1.c Nuovi materiali per l’ingegneria civile

2. Fibre termoregolatrici e/o contenenti sostanze a graduale rilascio ottenute mediante additivazione di microsfere in fase di estrusione.

3. Nuovi additivi da utilizzare in fase di estrusione per modificare la reologia dei polimeri.

4. Fibre innovative ottenute da blend polimerici (vergini o di riciclo) che

sfruttando le sinergie tra i polimeri permettano una migliore processabilità in

fase di filatura, un nuovo mix di proprietà e una riduzione dei costi della

materia prima.

5. Materie prime rinnovabili e polimeri rispettosi dell’ambiente (environmental friendly).

a. Cellulosa da biomasse in alternativa all’attuale cellulosa da legname,

così da reimpiegare enormi quantitativi di scarti dell’agricoltura

attualmente in gran parte inutilizzati.

b. Monomeri da processi biologici in sostituzione degli attuali

provenienti dall’industria petrolchimica.

c. Polimeri biodegradabili in grado di ridurre sostanzialmente l’impatto

ambientale (particolarmente incisivo per i prodotti disposable) e di

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sostituirsi agli attuali polimeri di sintesi che necessitano lo smaltimento

in discarica o per incenerimento.

6. Sviluppo di tecnologie innovative per la produzione di fiocchi sintetici termoplastici con finezze notevolmente più basse di quelle attualmente reperibili sul mercato (fibre supermicrofibrose).

7. Sviluppo di un nuovo processo e del relativo nuovo tipo di fiocco acetato di cellulosa per innovativi usi tessili e di non tessuti.

In un contesto allargato, le tematiche di ricerca tracciate fanno parte delle priorità

strategiche di ricerca della Piattaforme Tessile dell’Unione Europea e del 7°

Programma Quadro:

Nuove fibre speciali e nuovi compositi fibrosi per dei prodotti tessili innovativi

Funzionalizzazione di materiali tessili e relativi processi produttivi

Materiali con basi biologiche, biotecnologiche e processi tessili compatibili

con l’ambiente

Nuovi prodotti tessili con prestazioni migliorate per gli esseri umani (tessili per

applicazioni medicali e, più in generale, tessili per il benessere e la salute)

Nuovi prodotti tessili per applicazioni tecniche innovative

Tessili e abbigliamento intelligenti (smart)

Passaggio dalla produzione di massa alla personalizzazione verso le richieste

dei consumatori finali

Gestione integrata della qualità e del ciclo di vita.

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Conclusioni

I produttori di fibre artificiali e sintetiche italiani sono sempre stati - e continuano

ad essere - all’avanguardia a livello europeo, e spesso mondiale, nel campo

dell’innovazione di nuovi processi produttivi, di nuovi prodotti e di nuove

applicazioni.

Le imprese dispongono tuttora di un notevole patrimonio di risorse umane e di

strutture (laboratori, impianti pilota, ecc.) che permettono loro di continuare

ancora oggi ad esportare tecnologia e know-how.

Inoltre, non meno importante, la partnership con l’industria tessile e paratessile

italiana a valle è sempre stata fruttuosa e di grande successo. Questo grazie alla

struttura delle medie e piccole aziende e alla loro flessibilità, ottima qualità e

innata propensione all’innovazione finalizzata alla conquista di nuovi mercati,

com’è tipico per molte aziende del made in Italy.

E’ compito dell’industria delle fibre introdurre contenuti innovativi e dare nuovi stimoli per un rilancio dell’industria tessile italiana. L’obiettivo è ambizioso ma è l’unica strada per impedire alla filiera italiana del tessile/abbigliamento una lenta ma inesorabile deindustrializzazione.

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Indice Approfondimento 1. “Le proposte progettuali sviluppate in

collaborazione con SMI ATI e il CNR ” Approfondimento 2. “I temi di ricerca proposti da Assofibre

Cirfs Italia”

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Le proposte progettuali sviluppate in collaborazione con SMI ATI e il CNR

1) Processi di funzionalizzazione di fibre per innovazione di prodotto. E’ questa un’area di per sé estremamente ampia, comprendendo la modifica

delle superfici di fibre, filati e tessuti, la combinazione intelligente di materiali fino

alla ICT per il controllo del processo di finitura ad umido, nella laminazione o nei

coating.

Sebbene le attività proposte siano relativi a miglioramenti incrementali di processi

conosciuti, i risultati ottenibili sono funzionali ad una ben più radicale strategia

industriale che si pone l’obiettivo ultimo di un prodotto tessile intelligente e

multifunzionale, adatto ad essere utilizzato in una varietà di settori quali il

medicale, lo sport, i trasporti, l’edilizia, l’arredo e il tessile industriale. Le aree di intervento riguardano:

1a) Utilizzo delle micro- e nanotecnologie per fibre naturali e sintetiche L’uso delle nanotecnologie, nella preparazione e nel trattamento delle fibre, dei

polimeri e dei tessuti, apre infatti nuove ed interessanti prospettive per il mondo

del tessile; infatti operando su scala nanometrica si ottengono tessuti

multifunzionali. La realizzazione di tessuti con migliori caratteristiche

idrorepellenti, antistatiche, antifiamma, con proprietà antibatteriche, capaci di non

trattenere lo sporco o di esibire particolari proprietà ottiche e cromatiche, sono

alcuni esempi delle molteplici possibilità offerte dalle nanotecnologie nel tessile.

Sul mercato esistono già tessuti e capi di abbigliamento che possiedono alcune

di queste proprietà, grazie proprio alle nanotecnologie; tuttavia, le reali

potenzialità sono ancora tutte da esplorare.

Si possono individuare due possibili approcci tecnologici: uno che prevede lo

sviluppo di nuove tecniche di produzione del materiale tessile partendo dalla sua

nanostruttura, l’altro basato sulla semplice introduzione, nelle fibre o sulle

superfici dei tessuti, di nanoparticelle di diversa natura chimica e struttura. Oltre

alle nanoparticelle, un tessuto intelligente e multifunzionale può d’altra parte

essere realizzato introducendo nelle fibre microcapsule in grado di rilasciare

principi attivi funzionali al benessere personale o a far acquisire al tessuto

colorazioni iridescenti

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Nella Tabella seguente sono riportate a titolo di esempio funzionalità ed

applicazioni già note:

Funzione/proprietà Nanotecnologia Applicazioni note

Capacità auto-

ripulente

Nanoparticelle

per coating

Abbigliamento

Resistenza alla

fiamma

Nanoparticelle

ceramiche per

filatura o coating

Automotive

Schermatura

radiazioni

Ossidi di metallo

e CNT

Dispositivi di

protezione civili e

militari, biomedico

Antimicrobiche e

antibatteriche

Ossidi di metallo

per filatura o

coating o

elettrofilatura

Arredamento,

automobile, presidi

medicali

Tingibilità Nanoparticelle

ceramiche (in

fibra);

trattamento al

plasma

Abbigliamento,

arredamento

Proprietà

autoriparanti

Nanolayer

autoassemblanti

Utilizzi strutturali

Idrofilicità/idrofobicità Trattamenti al

plasma

Tessuti impermeabili e

medicali

Resistenza

all’impatto

Filatura per

coagulazione

con CNT

Applicazioni militari e di

sicurezza

Resistenza

all’abrasione

Nanoparticelle

ceramiche (in

filatura o

coating); plasma

Arredamento,

automobilistico

Funzioni intelligenti Nanoparticelle

piezoceramiche

e CNT

Tessuti per il

monitoraggio di

funzioni fisiologiche

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1b) Sviluppo di processi utilizzanti materie prime secondarie e/o rinnovabili Materie prime rinnovabili: cellulosa da biomasse

Sviluppare un processo per la produzione di cellulosa atta alla filaturadi fibre

cellulosiche a partire da prodotti di recupero o semilavorati dell’industria

agroalimentare (Keflar, scartidella lavorazione del mais, ecc.).

Materie prime rinnovabili: monomeri da processi biologici

Sviluppo e utilizzo di monomeri da processi biologici da fermentazione mediante

batteri con DNA modificato e in sostituzione degli attuali provenienti dall’industria

petrolchimica.

Materie prime rinnovabili: polimeri biodegradabili

Sviluppo e utilizzo di polimeri biodegradabili nei vari tipi di fibre man made.

Fibre innovative ottenute da blend polimerici vergini e da riciclo

Un modo relativamente economico per ottenere fibre innovative con

caratteristiche e prestazioni diverse dalle attuali può essere quello di ricorrere alla

miscelazione (blend) di polimeri esistenti e disponibili in quantità industriali a

prezzi ragionevoli.

L’obiettivo è quello di individuare blend polimerici adatti all’estrusione per fibre o

fili, in grado di migliorare la stabilità dimensionale alle sollecitazioni termiche dei

manufatti o dei non-tessuti per impieghi tecnici industriali o di ottenere proprietà

antifiamma o migliorare l’idrofilia e il comfort. Inoltre ciò può consentire una

migliore processabilità in fase di filatura e sostanziali riduzioni dei costi delle

materie prime.

1c) Tecnologie per migliorare l’efficienza dei sistemi produttivi In tale area un rilievo particolare è rappresentato da:

Tecnologie al plasma

Le tecnologie di rivestimento e di trattamento sotto vuoto si sono rivelate tra le

più versatili ed efficaci nello sviluppo di prodotti innovativi con superiori

caratteristiche. Il recente avvento dei materiali nanostrutturati ne ha ulteriormente

ampliato le potenzialità applicative. Con riferimento al settore tessile, le

tecnologie PVD ad arco e sputtering si prestano ad esempio alla deposizione non

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reattiva di metalli su tessuti, per conferire loro caratteristiche estetiche particolari

senza alterarne la sensazione al tatto. Tali tecnologie permettono di ottenere

processi più veloci, più versatili, flessibili ed adatti a piccoli batches.

Processi di estrusione

In questo caso si tratta di eliminare l’inconveniente della degradazione termico-

ossidativa tipica di un processo di estrusione da polimeri fusi, sviluppando nuovi

additivi non costosi e a basso impatto ambientale, sviluppando

contemporaneamente impianti pilota per la filatura.

Processi, indotti da radiazioni ionizzanti, di “smart” grafting in fibre sintetiche e

naturali

L’inserzione di gruppi funzionali in fibre, sia sintetiche che naturali, per indurre

caratteristiche “intelligenti” ai tessuti realizzati con tali fibre costituisce uno dei

temi di maggior interesse nel campo dei materiali. Esempi sono costituiti da fibre

polimeriche aventi proprietà fotocromiche e termocromiche in grado di dare

risposte dipendenti da stimoli esterni quali, luce, calore, pressione, ed altri.

Metodi che prevedono la deposizione da soluzioni sulle fibre presentano problemi

dovuti alla tendenza degli additivi, in genere polari, di essere desorbiti dalle

matrici, in genere non polari. L’uso delle radiazioni ionizzanti per il grafting dei

gruppi funzionali nelle fibre presenta tutti i tipici vantaggi del “radiation

processing”, quali la possibilità di operare con una tecnica abbastanza semplice

a secco, senza l’uso di solventi, a temperatura ambiente, e su un substrato

solido. In particolare si è possibile realizzare un ricoprimento di fibre con

dispersioni di particelle conduttrici e semiconduttrici, di natura organica e

inorganica, in polimeri in grado di dar luogo a reazioni di reticolazione e di

grafting sulle fibre stesse.

1d) Tecnologie e processi per la tracciabilità di prodotto Oltre a metodi elettronici, di marcatura visibili ed invisibili, un possibile metodo

può essere basato su una marchiatura laser di piccolissime dimensioni

dell’ordine di 100X 100 micron su un tessuto ove sono presenti anche

nanoparticelle d’oro chimicamente stabili e aderenti. Tale marchio, che può

contenere dati quali un numero di serie, la marca di fabbrica, la data di produzione

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ecc. ecc., viene inciso a laser, con una periodicità di 1 marchio ogni decina di

cm. La modalità di incisione viene regolata in modo da avere un marchio

leggibile in chiaro oppure una codificazione, simile al codice a barre o a codici

noti solo alla fabbrica.

Dato che il marchio potrebbe essere stampigliato con una densità elevata sulla

superficie del tessuto, si potrebbero anche ottenere effetti estetici innovativi.

2) Prodotti tessili per applicazioni tecniche innovative In Italia una parte significativa del settore produttivo, con una visione strategica

proiettata verso orizzonti sempre più ampi, si sta orientando verso prodotti

innovativi e funzionali, puntando a riposizionare il tessile nella scala dei valori del

consumatore oltre a mantenere un ruolo di leadership sul mercato internazionale.

Nella realtà dei tessili tecnici confluiscono ed interagiscono quattro differenti

elementi:

1. materiali di base che conferiscono ai prodotti finali particolari

caratteristiche;

2. processi utilizzati, dove giocano un ruolo decisivo i costruttori delle

macchine e degli impianti;

3. trasformatori che contribuiscono alla messa a punto finale dei vari prodotti;

4. applicazioni, dove gli utilizzatori individuano le possibilità di impiego, le

metodologie per la loro messa in opera e per la valutazione delle

prestazioni.

Le caratteristiche più eclatanti delle fibre tecniche fanno sempre riferimento a

qualche tipo di resistenza particolare: alle sollecitazioni meccaniche, alle

temperature elevate, al fuoco, agli agenti chimici e così via. Tali caratteristiche si

possono ottenere intervenendo sul processo o su altri parametri che, oltre alle

fibre, concorrono alla formazione del prodotto desiderato.

Gli specifici settori applicativi, in cui esistono sicuramente delle competenze

adeguate e la possibilità di realizzare una supply chain che connetta i produttori

di fibre al mercato degli end users, sono elencati di seguito:

2a) Arredo L'arredamento (mobili, arredi, tendaggi, pavimenti e coperture murarie) è un

settore tradizionale dell'industria tessile che sempre più deve unire alle

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caratteristiche estetiche che lo hanno da sempre caratterizzato, specifiche

prestazioni tecniche, per soddisfare funzioni che sono diventate fondamentali nel

mondo contemporaneo, come, ad esempio, la sicurezza. Sempre più spesso, nel

settore pubblico (ma anche in quello privato), si richiede ai tessili un buon

comportamento al fuoco, resistenza all'usura e sicurezza per l'ambiente. In tal

modo i tessili d'arredo assumono una precisa connotazione di tessili tecnici, dove

le specifiche funzioni devono essere definite fin dalla scelta delle materie prime e

dalla messa a punto del processo.

Risulta ovvio che il concetto di arredamento non è limitato al settore “architettura

di interni”, ma è steso ad una vasto mercato di utilizzatori quale quello dei

trasporti (auto, aereo, treno, nautica).

Molte delle nuove fibre e dei nuovi materiali sono stati messi a punto proprio per

realizzare strutture estremamente resistenti, ma leggere, capaci di sopportare

sollecitazioni meccaniche notevoli, ma anche il fuoco e gli agenti chimici. Quindi,

da un lato, i tessuti per arredo obbediscono alle logiche che dominano il sistema

tessile: estetica, facilità di manutenzione, prezzo, sono gli elementi strategici che

fanno il successo anche di un tessuto per arredare un'auto, successo che

significa quello dell'auto nel suo insieme. Molte ricerche indicano, infatti, che il

peso del decoro tessile nella scelta di un'automobile è notevole, così come la

durata nel tempo dello stesso arredo è un indicatore della bontà del veicolo nel

suo complesso, dove estetica e tatto sono al vertice delle prerogative richieste.

Per un tessuto d'arredo di un aereo invece è molto più importante il

comportamento flame-retardant, sul quale non si può transigere, rispetto ad una

mano un po' ruvida o una colorazione non particolarmente attraente.

La situazione, oggi in fase evolutiva, rende sempre più importante, anche per

l'uso quotidiano e comune, elementi quali la sicurezza, ed è plausibile ritenere

che nel prossimo futuro i tessuti destinati al settore trasporti dovranno sostenere

test di sicurezza sempre più stringenti, secondo norme sempre più precise e

selettive.

2b) Medicali e sanitari Da sempre il tessile ha trovato ampio spazio in medicina ed in sanità, dall'arredo

dell'ospedale, all'abbigliamento del degente e degli operatori sanitari, agli

strumenti quali bende, sistemi di sostegno, fili di sutura. Accanto agli impieghi

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tradizionali, anche se rivisitati alla luce delle nuove esigenze, se ne sono

sviluppati altri quali l'implantologia e le protesi, che sfruttano al meglio le

prerogative fondamentali del tessile quali leggerezza, flessibilità, semplicità ed

economia di realizzazione e d'impiego. Già si affacciano sul mercato prodotti

tessili modificati, bio tessili, che possono trovare impieghi finora inesplorati in

sanità e medicina.

In questo settore ci si può indirizzare verso lo sviluppo di tessili contenenti chitina

e chitosano, al fine di produrre tessili e analoghi aventi massima compatibilità

biochimica con la pelle, ma anche dotati di caratteristiche intese a svolgere effetti

protettivi a tutti i livelli, ossia termico, meccanico, di traspirazione, di prevenzione

da qualsiasi forma di allergia, sensibilizzazione allergica e di protezione dalle

infezioni e degli odori.

2c) Nuovi materiali per l’ingegneria civile Il settore delle applicazioni riferibili all'ingegneria civile ed all'industria delle

costruzioni utilizza quantità importanti di tessile in riferimento ad aree specifiche

quali i geotessili, le membrane per costruzioni, i rinforzi ed i i materiali compositi.

In tale area l’attività potrebbe essere concentrata sui seguenti temi:

1. Sviluppo di metodologie di abbinamento tessile - scheletro di metallo per

impieghi in costruzioni temporanee di interesse sia in ambiente civile che

militare;

2. Miglioramento delle caratteristiche prestazionali dei materiali. I tessuti

pesanti spalmati per membrane architettoniche sono già utilizzati da alcuni

decenni; spesso si avverte oggi una tendenza ad ottimizzare le prestazioni

dei materiali (es. resistenza all'idrolisi e resistenza al fuoco), piuttosto che

ad innovare drasticamente le prestazioni e le strutture;

3. Sviluppo di fibre (ad es. PVA) quali sostitutive del metallo per il rinforzo del

cemento nelle costruzioni tradizionali;

4. Sviluppo di compositi a base tessile che possono trovare ampi spazi

nell'ingegneria civile perché rispondono in maniera ottimale a

caratteristiche quali la resistenza e la multifunzionalità (termiche,

acustiche) ed integrano bene le diverse funzioni.

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“I temi di ricerca proposti da Assofibre Cirfs Italia” 1.a Fibre plurifunzionali ottenute con l’utilizzo delle nanotecnologie (mediante

nanoparticelle e nanotubi di carbonio).

1.b Fibre plurifunzionali ottenute con l’utilizzo di tecnologie derivanti dalla

chimica supramolecolare.

2 Fibre termoregolatrici e/o contenenti sostanze a graduale rilascio ottenute

mediante additivazione di microsfere in fase di estrusione.

3 Nuovi additivi da utilizzare in fase di estrusione per modificare la reologia dei

polimeri.

4 Fibre innovative ottenute da blend polimerici (vergini o di riciclo) che

sfruttando le sinergie tra i polimeri permettano una migliore processabilità in

fase di filatura, un nuovo mix di proprietà e una riduzione dei costi della

materia prima.

5 Materie prime rinnovabili e polimeri rispettosi dell’ambiente (environmental

friendly).

5.1 Cellulosa da biomasse in alternativa all’attuale cellulosa da legname,

così da reimpiegare enormi quantitativi di scarti dell’agricoltura

attualmente in gran parte inutilizzati.

5.2 Monomeri da processi biologici in sostituzione degli attuali provenienti

dall’industria petrolchimica.

5.3 Polimeri biodegradabili in grado di ridurre sostanzialmente l’impatto

ambientale (particolarmente incisivo per i prodotti disposable) e di

sostituirsi agli attuali polimeri di sintesi che necessitano lo smaltimento

in discarica o per incenerimento.

6 Sviluppo di tecnologie innovative per la produzione di fiocchi sintetici

termoplastici con finezze notevolmente più basse di quelle attualmente

reperibili sul mercato (fibre supermicrofibrose).

7 Sviluppo di un nuovo processo e del relativo nuovo tipo di fiocco di acetato

di cellulosa per innovativi usi tessili e di non tessuti.

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1.a Fibre plurifunzionali ottenute con l’utilizzo delle nanotecnologie (mediante nanoparticelle e nanotubi di carbonio)

Obiettivo Con il termine nanoparticelle e nanotubi di carbonio si intendono sostanze solide costituite da particelle con dimensioni estremamente ridotte (nanometriche). Ciò fa si che la loro superficie in rapporto al peso sia estremamente elevata e quindi siano in grado di impartire proprietà particolari ai materiali a cui vengono additivate. E’ un settore su cui si stanno concentrando molte ricerche in tutto il mondo. L’additivazione di nanocariche conosce già alcune applicazioni industriali nel settore delle materie plastiche per stampaggio (poliammidi, polipropilene), mentre l’additivazione di nanotubi è attualmente effettuata nel settore elettronico, con rare applicazioni di queste tecnologie alle fibre. Le prevedibili applicazioni delle fibre così ottenute si concentrano nel settore dei tessuti tecnici ad elevate prestazioni, tessuti protettivi, tessuti per mezzi di trasporto ecc. Le nanoparticelle e i nanotubi di carbonio promettono di risolvere uno dei problemi fondamentali della additivazione su fibre, ossia funzionalizzare la fibra additivando piccole percentuali di nanocariche (inferiori al 5%). Ciò consente di ottenere proprietà nuove dalle attuali fibre man made, non pensabili con le cariche di tipo tradizionale che introducono dei punti di fragilità nella fibra. L’ottenimento di caratteristiche multifunzionali e di conducibilità elettrica è inoltre alquanto problematico con le additivazioni tradizionali poiché le fibre non sopportano generalmente percentuali di cariche maggiori del 5%. I risultati che ci si propone di raggiungere sono i seguenti: 1) aumento sostanziale delle proprietà meccaniche della fibra, nell’ordine del 20-30% o più e,

nel caso dei nanotubi, il conferimento di un’elevata conducibilità elettrica mantenendo o migliorandone le attuali proprietà meccaniche

2) funzionalizzazione della fibra per esempio impartendo un aumento della resistenza alla fiamma, grazie “all’effetto barriera”

3) aumento della resistenza meccanica della fibra alla luce, radiazioni ultraviolette, ecc. E’ inoltre possibile ottenere fibre che abbiano più di una proprietà, ossia che siano per esempio meccanicamente più resistenti e allo stesso tempo che siano “flame retardant”. Il progetto di ricerca La ricerca permetterà di individuare le classi di nanoparticelle/nanotubi idonee all’additivazione nei vari tipi di fibre man made e di mettere a punto la tecnologia di dispersione nelle masse polimeriche. Si possono prevedere le seguenti principali fasi della ricerca: 1) individuazione e definizione delle nuove funzionalità da attribuire 2) individuazione e caratterizzazione delle nanoparticelle/nanotubi 3) selezione e caratterizzazione dei masterbatch per la filatura 4) messa a punto della tecnologia per la dispersione nelle masse polimeriche 5) prove di filatura su impianti pilota e prevedibili modifiche degli stessi 6) caratterizzazione delle fibre così ottenute 7) quantificazione delle nuove funzionalità in confronto alle fibre standard 8) realizzazione e valutazione di tessuti o manufatti per la verifica dei risultati Partnership I centri di ricerca di eccellenza in questo ambito sono il Politecnico di Torino e il CNR-ISMAC di Biella. Per le caratterizzazioni ci si potrà avvalere della collaborazione del Centro Tessile e Cotoniero di Busto Arsizio, del Tessile di Como e della Stazione Sperimentale per la Seta. Per la fase di produzione di tessuti/manufatti ci si avvarrà anche della collaborazione di tessitori e confezionisti.

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1.c Nuovi materiali per l’ingegneria civile

Obiettivo Il mercato italiano dei materiali composti è riconosciuto tra i più evoluti e rappresentativi al mondo. Anche dal punto di vista della filiera produttiva esiste un’ottima integrazione che parte dalla tessitura della fibra di rinforzo e la sua impregnazione con opportune matrici termoplastiche fino alla produzione dei manufatti finali. Negli ultimi anni la fibra di rinforzo che si sta affermando come riferimento per le produzioni di alta tecnologia è la fibra di carbonio. E proprio la disponibilità di fibra di carbonio è l’anello clamorosamente mancante nella filiera in ambito nazionale. Questo costringe i produttori italiani di materiali composti ad approvvigionarsi di tale prodotto presso pochi produttori multinazionali, principalmente giapponesi e statunitensi. Il solo mercato italiano non aeronautico di fibra di carbonio è quantificabile in circa 1000 ton/anno delle quali oltre la metà vengono tessute e poi impregnate. I settori più sviluppati sono quello automobilistico e motociclistico sportivo e di lusso, dove la presenza delle grandi aziende di settore ha preteso e garantito il continuo sviluppo di prodotti ad alte prestazioni; quello degli articoli sportivi con tutto l’abbigliamento e la calzatura che si abbinano al mercato dell’attrezzo; quello della nautica e quello industriale dove la capacità innovativa italiana ha spesso compensato i ridotti investimenti in ricerca e sviluppo. I mercato aeronautico, particolarmente importante, è legato a prodotti “qualificati”, essenzialmente preimpregnati di origine extranazionale che vengono poi utilizzati per l’assemblaggio di parti di aerei commerciali (ad esempio Alenia lavora moltissimo con commesse Boing, per le quali i preimpregnati sono stati definiti dal costruttore americano). Un discorso a parte riveste il settore edile nel quale l’utilizzo di una opportuna fibra di carbonio a prezzi accessibili potrebbe aprire nuovi amplissimi spazi applicativi. Basti pensare ad esempio che il restauro delle opere architettoniche, il rinforzo delle grandi strutture come ponti o colonne e il consolidamento di ampie superfici con applicazioni assolutamente non invasive e di grande efficacia sarebbero ampiamente facilitati dall’uso dei materiali compositi. Il progetto di ricerca Oggetto dell’attività di ricerca sarà la individuazione e la messa a punto di un pacchetto tecnologico integrato per la produzione dell’opportuna fibra acrilica da utilizzarsi come precursore di fibra di carbonio nonché per la produzione della fibra di carbonio stessa. Il prodotto ottenuto dovrà essere qualitativamente idoneo a supportare lo sviluppo dell’industria nazionale nei vari settori applicativi a costi competitivi. Partnership L’attività di ricerca dovrebbe essere condotta da un produttore di fibre in sinergia con tessitori, impregna tori e costruttori di manufatti finali e con il supporto di enti pubblici di ricerca quali CNR o Politecnici.

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2. Fibre termoregolatrici e/o contenenti sostanze a graduale rilascio ottenute mediante additivazione di microcapsule in fase di estrusione Obiettivo Le microcapsule sono dei piccoli involucri di materiale plastico di diametro dell’ordine di qualche micron al cui interno è possibile racchiudere, grazie ad una tecnologia già esistente, svariati tipi di sostanze come quelle con funzione termoregolatrice (PCM), ma anche fragranze, principi farmacologici, repellenti per insetti, prodotti chimici ecc. La funzione termoregolatrice trova facile applicazione, oltre che nel tessile tradizionale, anche per capi ad alto comfort quali i capi d’abbigliamento tecnico e sportivo outdoor (maglie, calze pullover ecc., in cui sia richiesta un’alta capacità di termoregolazione). Recenti ricerche di mercato hanno evidenziato come esistano delle percezioni comunemente condivise relative al benessere personale: il pubblico femminile, soprattutto, risponde in modo favorevole alla prospettiva di un abbigliamento che possa contribuire al senso di benessere personale. Si è inoltre rilevato come ci siano forti aspettative relativamente alla possibilità di indossare “tessili attivi” con funzioni capaci di ridurre il tempo e le energie necessarie per assimilare prodotti con proprietà di idratazione, tonificanti o capaci di diffondere un senso di freshness. Le microcapsule contenenti queste sostanze, inglobate nella fibra sono in grado di rilasciare gradualmente il principio attivo che contengono mantenendo tale capacità fino all’esaurimento del ciclo di vita del manufatto tessile. In tal modo è possibile realizzare prodotti tessili estremamente personalizzati adatti a specifiche richieste del consumatore, con un elevato appeal commerciale, quali profumi, cosmetici, agenti di freschezza, complessi vitaminici, o in settori quali il medicale (garze a lento rilascio) il geotessile (tessuti contenenti insetticidi etc). Le prestazioni sarebbero gestibili in funzione delle specifiche necessità, passando da una produzione “commodity” ad una produzione “customised”. Esistono già in commercio microcapsule contenenti sostanze che hanno una funzione termoregolatrice (PCM), ossia sono in grado di accumulare o rilasciare calore a seconda dell’ambiente in cui si vengono a trovare. L’attuale applicazione di queste microcapsule prevede però che vengano “spalmate” sui tessuti finiti (come per le tute astronautiche). Obiettivo della ricerca è quello di inglobarle all’interno delle fibre in modo da rendere l’effetto permanente e non influenzabile da lavaggi ed usura del prodotto tessile. Il progetto di ricerca La ricerca permetterà di individuare le classi di microcapsule idonee alla additivazione nei vari tipi di fibre man made e di mettere a punto la tecnologia di dispersione nelle masse polimeriche. Le principali fasi della ricerca saranno: 1) individuazione e definizione delle nuove funzionalità da attribuire: termoregolazione o

rilascio di principi attivi 2) individuazione e caratterizzazione delle microcapsule 3) selezione e caratterizzazione dei masterbatch per la filatura 4) messa a punto della tecnologia per la dispersione nelle masse polimeriche 5) prove di filatura su impianti pilota e prevedibili modifiche degli stessi 6) caratterizzazione delle fibre così ottenute 7) quantificazione delle nuove funzionalità in confronto alle fibre standard 8) realizzazione e valutazione di tessuti o manufatti per la verifica dei risultati Partnership I centri di ricerca di eccellenza in questo ambito sono il Politecnico di Torino e il CNR-ISMAC di Biella. Per le caratterizzazioni ci si potrà avvalere della collaborazione del Centro Tessile e Cotoniero di Busto Arsizio, del Tessile di Como e della Stazione Sperimentale per la Seta. Per la fase di produzione di tessuti/manufatti ci si avvarrà anche della collaborazione di tessitori e confezionisti.

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3. Sviluppo e utilizzo di nuovi additivi da utilizzare in fase di estrusione per modificare la reologia dei polimeri Obiettivo Nella filatura dei polimeri sintetici la possibilità di riutilizzare i propri scarti produzione, ottenendo quindi notevoli benefici in termini di competitività, è limitata dalla degradazione termico-ossidativa tipica di un processo di estrusione da polimeri fusi. Inoltre, sul mercato sono presenti quantità ingenti di materie prime secondarie di basso prezzo, che non risultano utilizzabili nei processi di filatura, a causa di una viscosità del fuso troppo bassa. Sono altresì disponibili agenti di additivazione in fase di estrusione in grado di migliorare la processabilità, incrementando la viscosità del fuso: questi agenti sono però anti-economici e a notevole impatto ambientale. Obiettivo della ricerca è la messa a punto di processi e prodotti utilizzando materie prime secondarie con la conseguente migliorata redditività economica. Il progetto di ricerca La ricerca permetterà di sviluppare nuovi additivi, economici e a basso impatto ambientale, da utilizzare in fase di estrusione per modificare la reologia dei polimeri fusi al fine di migliorare la processabilità e le caratteristiche meccaniche delle fibre ottenute. Le principali fasi della ricerca saranno: 1) individuazione e definizione dei nuovi additivi 2) caratterizzazione e verifica dell’eco-compatibilità 3) selezione e caratterizzazione dei masterbatch per la filatura 4) messa a punto della tecnologia per la dispersione nelle masse polimeriche 5) prove di filatura su impianti pilota e prevedibili modifiche degli stessi 6) caratterizzazione delle fibre così ottenute 7) quantificazione delle nuove funzionalità in confronto alle fibre standard 8) realizzazione e valutazione di tessuti o manufatti per la verifica dei risultati Partnership I centri di ricerca di eccellenza in questo ambito sono il Politecnico di Torino, il Politecnico di Milano, l’Università di Genova e l’Università di Salerno. Per la fase di produzione di tessuti/manufatti ci si avvarrà anche della collaborazione di tessitori e confezionisti.

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4. Fibre innovative ottenute da blend polimerici vergini o di riciclo Obiettivo Per la produzione di fibre artificiali e sintetiche, salvo pochissime eccezioni, si utilizza un numero limitato di polimeri sviluppati per lo più verso la metà del secolo scorso. Questo fatto, che limita le prestazioni intrinseche delle singole fibre, trova giustificazione principalmente nei costi elevatissimi associati allo sviluppo industriale di un nuovo polimero e più ancora di nuovi monomeri. Un modo relativamente economico per ottenere fibre innovative con caratteristiche e prestazioni diverse dalle attuali può essere quello di ricorrere alla miscelazione (blend) di polimeri esistenti e disponibili in quantità industriali a prezzi ragionevoli. La ricerca permetterà di individuare blend polimerici adatti all’estrusione per fibre o fili, in grado di migliorare la stabilità dimensionale alle sollecitazioni termiche dei manufatti o dei non-tessuti per impieghi tecnici industriali o di ottenere proprietà antifiamma o migliorare l’idrofilia e il comfort. Il progetto di ricerca La ricerca permetterà di sviluppare blend polimerici vergini o di riciclo tramite la messa a punto di nuovi processi e prodotti per ottenere fibre con nuove caratteristiche funzionali sfruttando le sinergie tra polimeri, migliorata processabilità in fase di filatura e sostanziali riduzioni dei costi delle materie prime. Le principali fasi della ricerca saranno: 1) individuazione e definizione dei polimeri da utilizzare in base a parametri tecnici ed

economici 2) progettazione e caratterizzazione delle coppie di polimeri individuati 3) caratterizzazione dei blend così ottenuti 4) messa a punto della tecnologia per la miscelazione dei componenti polimerici 5) prove di filatura su impianti pilota e prevedibili modifiche degli stessi 6) caratterizzazione delle fibre così ottenute 7) quantificazione delle nuove funzionalità in confronto alle fibre standard 8) realizzazione e valutazione di tessuti o manufatti per la verifica dei risultati Partnership I centri di ricerca di eccellenza in questo ambito sono il CNR-ISMAC di Biella, l’Università di Genova e l’Università di Salerno, Università di Padova. Per le caratterizzazioni ci si potrà avvalere della collaborazione del Centro Tessile e Cotoniero di Busto Arsizio, del Tessile di Como e della Stazione Sperimentale per la Seta. Per la fase di produzione di tessuti/manufatti ci si avvarrà anche della collaborazione di tessitori e confezionisti.

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5.1 Materie prime rinnovabili: cellulosa da biomasse Obiettivo Lo sviluppo e utilizzo di nuove materie prime cellulosiche mira a perseguire più obiettivi: - incidere sul costo del prodotto, acquisendo maggior spazio per la competitività di prezzo; - acquisire maggior indipendenza dal mercato tradizionale della cellulosa, fortemente

condizionato dall’industria della carta, del filter tow e della plastica; - ricercare fonti di approvvigionamento ancor più rinnovabili e meno dipendenti da forniture

estere. Obiettivo finale del progetto consiste nel raggiungere un prodotto le cui caratteristiche fisiche e meccaniche siano confrontabili con quelle attualmente definite per i materiali impiegati sugli impianti. Dati il rilievo tecnologico ed economico del progetto, si propone di arrivare ad uno studio di fattibilità comprovato da un impianto pilota. Il progetto di ricerca La ricerca ha come obiettivo quello di sviluppare un processo per la produzione di cellulosa atta alla filatura di fibre cellulosiche a partire da prodotti di recupero o semilavorati dell’industria agroalimentare (Keflar, scarti della lavorazione del mais, ecc.). Le principali attività previste per la ricerca nell’ambito delle fibre cellulosiche sono le seguenti: 1) caratterizzazione delle materie prime attualmente in uso; 2) verifica delle caratteristiche delle materie prime da recupero disponibili; 3) sviluppo di una procedura per la separazione della α-cellulosa; 4) caratterizzazione della composizione e delle caratteristiche fisiche dei materiali ottenuti; 5) prove preliminari di filatura su impianti da laboratorio; 6) determinazione delle caratteristiche geometriche, fisiche e meccaniche delle fibre ottenute; 7) messa a punto di specifiche per la realizzazione di un impianto pilota; 8) realizzazione di un impianto pilota 9) prove di filatura e caratterizzazione delle fibre ottenute Partnership Centro di ricerca di eccellenza in questo ambito è il Politecnico di Milano.

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5.2 Materie prime rinnovabili: monomeri da processi biologici Obiettivo Attraverso l’adozione di nuove materie prime da processi biologici sarà possibile perseguire più obiettivi: - incidere sul costo del prodotto, acquisendo maggior spazio per la competitività di prezzo; - acquisire maggior indipendenza dal mercato petrolchimico; - ricercare fonti di approvvigionamento rinnovabili. L’obiettivo finale del progetto consiste nel raggiungere un prodotto le cui caratteristiche fisiche e meccaniche siano confrontabili con quelle attualmente definite per i materiali impiegati sugli impianti. Il progetto di ricerca La ricerca ha come obiettivo lo sviluppo e utilizzo di monomeri da processi biologici da fermentazione mediante batteri con DNA modificato e in sostituzione degli attuali provenienti dall’industria petrolchimica. Le principali attività previste per la ricerca nell’ambito delle fibre cellulosiche sono le seguenti: 1) caratterizzazione chimico-fisica in confronto ai monomeri attualmente in uso; 2) test di polimerizzazione e caratterizzazione di polimeri ottenuti in confronto ai polimeri

standard 3) prove preliminari di filatura su impianti pilota; 4) caratterizzazione delle fibre ottenute; 5) realizzazione e valutazione di tessuti o manufatti per la verifica dei risultati Partnership I centri di ricerca di eccellenza in questo ambito sono il Politecnico di Milano e di Torino, l’Università di Genova e il CNR-ISMAC di Biella.

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5.3 Materie prime rinnovabili: polimeri biodegradabili Obiettivo Attraverso l’adozione di nuovi polimeri biodegradabili sarà possibile perseguire più obiettivi: - incidere sul costo del prodotto, acquisendo maggior spazio per la competitività di prezzo; - acquisire maggior indipendenza dal mercato petrolchimico; - ricercare fonti di approvvigionamento rinnovabili; - ridurre l’impatto ambientale di prodotti quali i disposable. L’obiettivo finale del progetto consiste nel raggiungere un prodotto le cui caratteristiche fisiche e meccaniche siano confrontabili con quelle attualmente definite per i materiali impiegati sugli impianti. Particolare impatto potrà aversi nel settore dei non-tessuti attualmente smaltiti in discarica o in impianti di incenerimento. Il progetto di ricerca La ricerca ha come obiettivo lo sviluppo e utilizzo di polimeri biodegradabili nei vari tipi di fibre man made. Le principali attività previste per la ricerca nell’ambito delle fibre cellulosiche sono le seguenti: 1) caratterizzazione chimico-fisica in confronto ai polimeri attualmente in uso; 2) prove preliminari di filatura su impianti pilota; 3) caratterizzazione delle fibre ottenute; 4) realizzazione e valutazione di tessuti o manufatti per la verifica dei risultati Partnership I centri di ricerca di eccellenza in questo ambito sono l’Università di Genova e il CNR-ISMAC di Biella. Per le caratterizzazioni ci si potrà avvalere della collaborazione del Centro Tessile e Cotoniero di Busto Arsizio, del Tessile di Como e della Stazione Sperimentale per la Seta. Per la fase di produzione di tessuti/manufatti ci si avvarrà anche della collaborazione di tessitori e confezionisti.

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7. Sviluppo di un nuovo processo e del relativo nuovo tipo di fiocco acetato di cellulosa per innovativi usi tessili e di non tessuti Obiettivo Il progetto ha lo scopo di realizzare un sistema (impianto pilota) per la produzione di acetato di cellulosa in fiocco. Il vantaggio competitivo del progetto consiste nel tentativo di occupare una “nicchia” di mercato attualmente inesplorata: l’applicazione industriale più conosciuta di fibre discontinue in acetato di cellulosa riguarda la produzione di tow per filtri di sigarette. L’obiettivo del progetto è quindi quello di produrre una fibra discontinua in acetato che possa essere utilizzata in applicazioni tessili innovative (nuovi effetti estetico-funzionali), sia nell’ambito dell’abbigliamento, sia in quello dell’arredo, sia per la produzione di tessuto-non-tessuto, da impiegare sia nel settore medicale, sia in quello dei geotessili. Il progetto di ricerca Il progetto offrirà la possibilità di adattare e trasferire tecnologie già utilizzate nella produzione di filter-tow, su un impianto concepito per la produzione di filo continuo, concentrandosi sulle differenze esistenti tra i due processi, che si evidenziano principalmente nelle fasi successive all’estrusione del materiale. Occorrerà prestare particolare attenzione alla fase di “crimpatura”, immediatamente successiva all’estrusione del filo, investigando principalmente sui plastificanti più adatti da addizionare all’acetato, esaminando il loro effetto sulle proprietà fisico-meccaniche del materiale. Successivamente occorrerà concentrarsi sulle modalità di fissaggio della “crimpatura” così ottenuta. Gli obiettivi realizzativi in cui si articola il progetto sono:

1) Studio reologico comparativo tra soluzioni di filatura additivate con differenti plastificanti 2) Studio della tecnologia chimico-fisica più adatta al fissaggio delle proprietà di “crimpatura”

precedentemente ottenute 3) Sviluppo e implementazione di un sistema di raccolta adatto alla formazione di un “tow” di

dimensioni adeguate all’utilizzo finale e di un sistema di taglio per l’ottenimento di fibre discontinue

Gli utilizzi finali del prodotto così ottenuto sono riconducibili ai seguenti settori:

1) Nuove applicazioni tessili: realizzazione di nuovi effetti estetico-funzionali su tessuti per abbigliamento e arredamento, utilizzando le fibre discontinue così ottenute, in accoppiamento con altre fibre.

2) Applicazioni nel settore dei tessuti-non-tessuti: successivo utilizzo delle fibre discontinue per l’ottenimento di tessuti-non tessuti da impiegare in ambito medicale e geotessile. (Eventualmente dopo additivazione di antibatterici e antiparassitari, rispettivamente.) Per questo utilizzo si rende necessario un ulteriore studio riguardante le tecnologie di produzione di non tessuti più adatti alle fibre cellulosiche.

Partnership L’implementazione del presente progetto, necessita della collaborazione degli attori della filiera a monte e a valle, collaborando sia con i produttori di macchinari per la raccolta e il taglio delle fibre, sia con gli utilizzatori del prodotto finale: clienti dei tradizionali settori Tessile-Abbigliamento e Arredo, ma anche produttori di non-tessuto, interessati a collaborare all’ampliamento dei loro potenziali mercati.