1、前言
美國通用公司所屬，GE塑料公司纖維和紡織品全球技術經理Ann Marie Lak和全球市場工業經理Youssef Fakhreddine在“國際纖維雜誌”上推介其新Ultem阻燃材料。有消息稱，美國加利福尼亞州曾公布極為嚴格的褥墊(mattress)阻燃法規。這無疑將推動防火材料生產研究方麵的發展。
GE公司的Ultem樹脂材料是非常適用於滿足加利福尼亞技術通報(TB)603標準關於床上用品阻燃的要求。
2、總況
Ultem聚醚酰亞胺(PEI)樹脂是廣泛用於需要阻燃和防止煙霧擴散的材料，有助於褥墊、席夢思等產品製造商生產防止明火加速燃燒的產品。
GE公司過去從未用Ultem樹脂生產過纖維材料，但其科技人員不畏艱辛，和下遊生產商開始評估其用於高能織物的潛在功能，並進行研究
加利福尼亞州TB603標biao準zhun即ji將jiang實shi施shi，給gei床chuang上shang用yong品pin生sheng產chan商shang發fa出chu了le警jing示shi，因yin為wei後hou者zhe常chang用yong聚ju氨an酯zhi泡pao沫mo材cai料liao和he聚ju酯zhi絮xu材cai製zhi作zuo產chan品pin。加jia利li福fu尼ni亞ya州zhou標biao準zhun提ti出chu了le技ji術shu性xing要yao求qiu，包bao括kuo使shi用yong高gao性xing能neng原yuan材cai料liao和he不bu同tong的de褥ru墊dian設she計ji來lai解jie決jue這zhe一yi問wen題ti。
另一個有關的問題是鹵素材料阻燃劑會釋放有毒濃煙。歐盟關於危險品限製(RoHS)的法規，嚴格禁止使用阻燃劑中常含的多溴化二苯醚(PBDE)。預計加州的標準將會被其它地區所采用，如最近消費者安全委員會(CPSC)宣布的全美標準，要求製造商必須保證阻燃材料能符合各種市場法規要求。
3、研發過程
GE Ultem樹脂是一種未定形高性能聚合物，它呈現傑出的耐高溫、強度好、模量大、廣譜耐化學性、本身抗燃燒性和低致煙性；玻璃化(轉變)溫度為217℃、相對熱指數(RTI)為170℃，這種聚合物在高溫時，能保持強度整體性。
Ultem樹(shu)脂(zhi)產(chan)品(pin)，在(zai)安(an)全(quan)設(she)施(shi)以(yi)及(ji)要(yao)求(qiu)嚴(yan)格(ge)阻(zu)燃(ran)標(biao)準(zhun)的(de)場(chang)合(he)中(zhong)使(shi)用(yong)已(yi)經(jing)曆(li)較(jiao)長(chang)期(qi)的(de)考(kao)驗(yan)，如(ru)消(xiao)防(fang)員(yuan)頭(tou)盔(kui)，飛(fei)機(ji)和(he)火(huo)車(che)內(nei)裝(zhuang)飾(shi)材(cai)料(liao)等(deng)，這(zhe)些(xie)都(dou)是(shi)成(cheng)為(wei)它(ta)可(ke)以(yi)做(zuo)褥(ru)墊(dian)和(he)床(chuang)上(shang)用(yong)品(pin)材(cai)料(liao)的(de)關(guan)鍵(jian)因(yin)素(su)。
Ultem樹脂是未定形結構和具有耐高溫特性，對其抽製纖維會有一定難度。由於是無定形(非結晶體)材(cai)料(liao)，對(dui)比(bi)結(jie)晶(jing)體(ti)，它(ta)粘(zhan)度(du)大(da)，使(shi)其(qi)在(zai)抽(chou)絲(si)時(shi)，通(tong)過(guo)噴(pen)絲(si)板(ban)小(xiao)孔(kong)更(geng)為(wei)困(kun)難(nan)，而(er)小(xiao)孔(kong)噴(pen)絲(si)板(ban)是(shi)紡(fang)製(zhi)機(ji)織(zhi)物(wu)和(he)非(fei)織(zhi)造(zao)布(bu)所(suo)用(yong)較(jiao)細(xi)纖(xian)維(wei)之(zhi)需(xu)。結(jie)晶(jing)體(ti)材(cai)料(liao)，如(ru)聚(ju)酯(zhi)和(he)聚(ju)丙(bing)烯(xi)，不(bu)但(dan)紡(fang)絲(si)時(shi)，通(tong)過(guo)小(xiao)孔(kong)較(jiao)順(shun)利(li)，而(er)且(qie)擠(ji)出(chu)後(hou)再(zai)經(jing)拉(la)伸(shen)可(ke)紡(fang)得(de)更(geng)細(xi)。結(jie)晶(jing)體(ti)聚(ju)合(he)物(wu)經(jing)過(guo)拉(la)伸(shen)，拉(la)直(zhi)排(pai)齊(qi)分(fen)子(zi)鏈(lian)，使(shi)纖(xian)維(wei)強(qiang)度(du)提(ti)高(gao)、更穩定；相反，拉伸無定形樹脂，如Ultem等材料，所產生的應力，當纖維受熱時會出現收縮，因此拉伸存在麻煩。Ultem樹脂擠出時，噴絲孔徑必須盡量的小，但這會影響噴絲板組件的運轉時間。
GE的Ultem樹脂熔融溫度較高，達到375-400℃，高(gao)於(yu)常(chang)規(gui)紡(fang)製(zhi)纖(xian)維(wei)的(de)樹(shu)脂(zhi)材(cai)料(liao)，因(yin)此(ci)加(jia)工(gong)這(zhe)種(zhong)樹(shu)脂(zhi)的(de)現(xian)成(cheng)設(she)備(bei)較(jiao)少(shao)。提(ti)高(gao)常(chang)規(gui)加(jia)熱(re)設(she)備(bei)的(de)溫(wen)度(du)，如(ru)電(dian)加(jia)熱(re)器(qi)和(he)熱(re)油(you)通(tong)道(dao)等(deng)，存(cun)在(zai)著(zhe)不(bu)安(an)全(quan)因(yin)素(su)。GE公司需找尋擁有相應加工設備和加工能力的研製和規模生產的協作者。2003年初，GE公司和一家美國企業配合。這家企業是專門加工熱塑性聚合物，包括像Ultem樹脂等不一般的材料，通過熔融紡絲過程生產合成纖維。
4、優化生產工藝
GE公司及其下遊生產商，解決了一些技術問題，成功地紡出了第一批Ultem纖維產品
首先，樹脂本身必須經過精加工，使其更符合抽絲過程，特別是適應紡較細纖維的微小紡絲孔眼。GE的樹脂產品大多是用於注射模塑生產，其加工部件較紡絲生產的粗厚；抽製纖維過程的敏感性促使GE公司改進樹脂性能，適應其加工敏感特性。
其次，下遊加工生產商的裝備必須要滿足適應Ultem樹脂的一些特殊要求，如耐400℃高溫、溫度分布要均勻，較短的滯留時間(樹脂材料處於熱態時間)、不能超過10分鍾以防止降解，低剪切性(也是防止降解)，低產量(相對於聚酯樹脂材料等而言)，以適應Ultem樹脂的較高粘度。
最後，優化加工過程工藝參數，包括溫度、生sheng產chan速su度du和he壓ya力li等deng，樹shu脂zhi按an正zheng常chang熔rong融rong擠ji出chu流liu程cheng加jia工gong，切qie片pian先xian經jing幹gan燥zao，在zai擠ji出chu頭tou中zhong熔rong融rong，通tong過guo複fu絲si紡fang絲si組zu件jian，拉la伸shen，經jing導dao絲si盤pan卷juan繞rao成cheng筒tong子zi。GE公(gong)司(si)和(he)加(jia)工(gong)商(shang)掌(zhang)握(wo)好(hao)紡(fang)絲(si)孔(kong)尺(chi)寸(cun)對(dui)最(zui)終(zhong)纖(xian)維(wei)直(zhi)徑(jing)的(de)影(ying)響(xiang)，駕(jia)馭(yu)熔(rong)融(rong)溫(wen)度(du)和(he)熔(rong)體(ti)強(qiang)度(du)之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)以(yi)及(ji)拉(la)伸(shen)比(bi)，以(yi)獲(huo)得(de)最(zui)好(hao)的(de)纖(xian)維(wei)穩(wen)定(ding)性(xing)。其(qi)單(dan)絲(si)纖(xian)維(wei)度(du)為(wei)10旦的纖維主要性能指標為：
密度(克/厘米³）1.27吸水率(℅)0.25
限氧指數(LOI)44強度(克/旦)2.2
斷裂伸長(℅)40模量(克/旦)30.3
最初的研究工作是針對即將實施的加利福尼亞州條例，致力於生產褥墊阻隔織物所使用的粗度為10dpf纖維。他們開始生產較粗的纖維是為了簡易可行，計劃逐漸研製更細的產品批量生產。
隨著10旦纖維小規模先鋒試驗獲得成功，GE公司滿懷信心地和Restonic Mattress Corp(褥墊公司)協作，利用Ultem纖維製造符合TB 603標準的新型褥墊材料。Ultem纖維由Western非織造公司製成阻燃隔離層材料，置於褥墊的泡沫芯材和外層布料之間，成為Restonic公司的Ergo Sleep®褥墊產品——第一隻滿足加利福尼 |