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Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile 2010 1 Fibre Sintetiche e Polimeri Naturali: una realtà in divenire.

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1 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Fibre Sintetiche e Polimeri Naturali: una realtà in divenire Attilio Citterio - Politecnico di Milano Maurizio Galimberti – Itaca Nova Stanislao Senatore – Itaca Nova

2 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Fibre sintetiche e fibre naturali

3 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile La Classificazione Chimica delle Fibre Tessili

4 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Quali i Polimeri Naturali per il mondo del Tessile Sericina Tannini Acemannano Chitina/Chitosano

5 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Quali i Polimeri Naturali per il mondo del Tessile Sericina Tannini Acemannano Can respond to the needs of materials in the 21st century Based on use of biomass – to cope with limitation of petroleum supply – Concern with environmental pollution Economically favorable composite made of: – sustainable crop-derived plastics – inexpensive-derived reinforcement fibers Chitosano

6 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Quali i Polimeri Naturali per il mondo del Tessile Sericina Acemannano Chitosano Tannini

7 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile I Caratteri delle Fibre Tessili

8 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile È un polisaccaride a catena lunga formato da unità lineari D-mannopiranosiliche acetilate in maniera random È contenuto negli estratti di Aloe vera. LAcemannano

9 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile LAcemannano per il trattamento del cotone Il finissaggio di tessuti di cotone con estratti di Aloe vera e reticolanti ecofriendly conferisce proprietà antimicrobiche. Campione NON trattato: Sviluppo di Colonie Batteriche Campione di Tessuto in Cotone Trattato con gel di Aloe Vera: Effetto Antimicrobico

10 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile I Tannini Sono dei Polifenoli solubili in acqua. Sono contenuti in diverse specie di piante ed alberi dove si accumulano in corteccia, foglie, radici e frutti con concentrazioni che possono raggiungere il 10% in peso.

11 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Sono considerati responsabili dellelevata attività antimicrobica manifestata in abbinamento con alcuni coloranti naturali (es.: Curcumina; Pomegranate) I Tannini: proprietà Trattamenti su Lana per Colorazione e Proprietà Antimicrobiche Curcumina (Dyes and Pigments 64 (2005) 157e161)

12 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Sericina

13 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile La Sericina nella Classificazione Chimica delle Fibre Tessili

14 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Sericina È un proteina naturale costituisce circa il % delle proteine della seta. Avvolge le fibre di fibroina in strati appiccicosi, tra di loro sovrapposti, che aiutano la formazione del bozzolo

15 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile La Sericina: un problema ambientale o unopportunità Costituisce un prodotto di scarto nei processi di lavorazione della seta. La presenza negli effluenti delle lavorazioni genera un problema di carattere ambientale per linquinamento delle acque. Il recupero della sericina può avvenire dai processi di degommazione dei liquor e dai bozzoli di scarto.

16 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Proprietà Idratanti Resistenza a i raggi UV Resistenza allossidazione Proprietà Antibatteriche La Sericina: proprietà e applicazioni

17 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile La Sericina nel tessile: trattamento dei tessuti in poliestere Criticità dei tessuti in poliesteri: bassa capacità di trattenere lumidità tendenza allaccumulo di carica elettrostatica e sporcizie Lutilizzo di coating di sericina mira a superare queste carenze prestazionali.

18 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Incremento di igroscopicità Fino a 5 volte rispetto alle fibre non trattate Resistenza del trattamento ai lavaggi Le fibre di PET trattate conservano l85% della loro igroscopicità iniziale dopo 50 lavaggi. Proprietà antibatteriche Riduzione del 51% di P. vulgaris e 38 % di S. aureus (sericina 4 % w/v rispetto al PET). La Sericina nel tessile: trattamento dei tessuti in poliestere

19 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Journal of Applied Polymer Science, Vol. 109, 314–321 (2008) Colorazione delle fibre modificate con sericina: Navimill Yellow 56N (acid dye) Remazol Black B (reactive dye) Sericina: un esempio di applicazione su fibre di PET Incremento del livello di presa del colore.

20 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Journal of Applied Polymer Science, Vol. 109, 314–321 (2008) Tenore Crescente di Sericina Antistaticità Sericina: un esempio di applicazione su fibre di PET Contenuto di umidità Miglioramento delle proprietà antistatiche

21 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitina/Chitosano

22 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Polisaccaride ad elevato peso molecolare Struttura molto simile a quella della cellulosa Secondo polimero naturale più abbondante dopo la cellulosa Ottenuto principalmente dai gusci di crostacei La Chitina

23 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitina 2-acetamido-2-deoxy- -D-glucopyranose Chitosano 2-amino-2-deoxy- -D-glucopyranose Chitina e Chitosano Rimozione del calcare mediante acido cloridrico; Deacetilazione della chitina a chitosano e rimozione delle proteine con alcali.

24 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Rappresenta il 25% della produzione totale di chitina 2000 ton/anno È solubile in mezzo acido Può essere disponibile in diversi Pesi Molecolari ( kDalton) e Gradi di Deacetilazione Il Chitosano

25 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano: la produzione Tons/year

26 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano: settori di impiego TESSILE

27 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosan: properties that give extraordinary potential Anti-microbial, which makes chitin and chitosan potent bacteria and virus fighters. Highly positively charged, which makes chitosan an effective binder to negatively charged metals, biochemical, macromolecules and cells. Biodegradable, which makes chitin and chitosan ideal for decreasing the environmental impact of packaging and other products. Biocompatible, non-toxic naturally occurred polymer, which is biodegradable to normal body constituents.

28 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Il Chitosano nel tessile: proprietà conferite Proprietà multifunzionali: -Antimicrobiche - Antistatiche - Antiodore - Miglioramento della tintura delle fibre. - Inchiostri e stampa

29 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Il Chitosano nel tessile: quali fibre Quali Fibre Naturali: cotone lana lino Quali Fibre Sintetiche: acriliche polipropilene

30 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano: la funzione di antimicrobico La funzione di antimicrobico e antifungino derivano dalla presenza dei gruppi amminici. Capacità di inibire la riproduzione delle cellule batteriche legandosi alle cariche negative presenti sulla membrana delle cellule. Chitosan and other chitin based materials increase their anti-microbial activity when thinly coated on to a hydrophobic surface

31 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Market potential for anti-microbial fibres in Europe (total 28 Kt) Source: Trevira 8% 12% 4% 19% 12% 8% 19% 18%

32 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Il Chitosano e i suoi derivati per lantimicrobico Oligomeri del chitosano solubili in acqua, ottenuti per degradazione acida di più alti pesi molecolari Derivati dalla modifica chimica sul gruppo amminico (es.: N-(2 idrossi) propil-3-trimetilammonio chitosano cloruro) E coli MIC > 128 mg/mL

33 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Derivati Alchilammonio del Chitosano Solubili in acqua da pH 1 - pH 12, Insensibili ai sali Alta attività biocida [ MIC ( g/mL)] R E. coliSt. aureusP. aeruginosa CH C 12 H I-(CH 2 ) 4 -Pip. 579

34 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano per i tessuti in fibre naturali Cotone Conferisce proprietà antimicrobiche. Il pretrattamento del cotone con il chitosano aumenta l'efficacia e l'uniformità della tintura E stata inoltre sperimentata anche limmobilizzazione di farmaci a base di tetracicline Lana Il trattamento della lana con chitosano ne migliora sia le caratteristiche di tingibilità che di resistenza meccanica Incrementa inoltre l'effetto anti-infeltrente.

35 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile N-(2 idrossi) propil-3-trimetilammonio chitosano cloruro (HTCC) Chitosano per le fibre sintetiche: PAN Preparazione di blend di PAN a diverso contenuto di HTCC per il conferimento di: -Proprietà antistatiche -Proprietà antimicrobiche Journal of Applied Polymer Science, Vol. 74, 2258–2265 (1999) HTCC

36 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano per le fibre sintetiche: PAN Il notevole abbassamento dei valori di resistenza elettrica superficiale implica un notevole incremento di antistaticità delle fibre PAN-HTCC HTCC Journal of Applied Polymer Science, Vol. 74, 2258–2265 (1999)

37 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano per le fibre sintetiche: PAN La presenza di appena lo o.5 % di HTCC porta ad una riduzione di quasi il 100 % della carica batterica (Staphylococcus aureus). HTCC Journal of Applied Polymer Science, Vol. 74, 2258–2265 (1999)

38 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Applicazione come agente di finissaggio per tessuti non tessuti di polipropilene. Chitosano per le fibre sintetiche: Polipropilene Uso di oligomeri del chitosano ottenuti per degradazione acida di alti pesi molecolari. Journal of Applied Polymer Science, Vol. 74, 2911–2916 (1999) A 2% chitosan (MW 70,000) solution in 3% acetic acid was applied onto the plasma-treated PP films and then the films were dried at 110°C for 3 min.

39 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosano per le fibre sintetiche: Polipropilene Journal of Applied Polymer Science, Vol. 74, 2911–2916 (1999) Fibre con 0.1 % oligomeri del chitosano Fibre con non trattate

40 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Legante per stampa di pigmenti su poliesteri o blend di poliestere/cotone. Proprietà antimicrobiche. Finissaggio antistatico (The electrostatic charge measurement (65% RH at 20°C) revealed that the hydrolyzed PET given a chitosan-treatment showed a considerably lower value (6 volts) compared to those of hydrolyzed PET (2,600 volts) and untreated PET (4,600 volts).) Chitosano per le fibre sintetiche: Poliesteri Colourage, (2005)

41 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Controllo della Solubilità (controllo del pH) Derivatizzazione (alchilazione dei gruppi amminici) Condizioni di reticolazione (uso di acidi policarbossilici, come acido citrico) Realizzazione di film (membrane e coating per impermeabilità) Attività biocida (applicazioni in campo sanitario) Disperdente per CNT (realizzazione di dispersioni stabili per coating conduttivi) Attività di Ricerca su Chitosano

42 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Nanotubi a diverse pareti Nanotubi di Carbonio Ricoperti da Chitosano

43 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Pori sulle Foglie di loto Clusters di nanotubi di carbonio Morfologia delle foglie di Loto Vs. clusters di Nanotubi di carbonio

44 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Dispersione di CNTs in acqua per trattamento con chitosano Immersione fibre cotone nella sospensione di CNT/chi Deposito/adsorbimento dei CNT sulla fibra Rivestimenti Autopulenti con CNT/Chi

45 Fibre Sintetiche Innovative per la Competitività del Made in Italy – Como 21 Aprile Chitosan Direct Production Cost (U.S.) 100 MT per Year Plant Direct Cost of Production = $8.58/kg


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