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“國際纖維雜志”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面的發展。
GE 公司的Ultem樹脂材料是非常適用于滿足加利福尼亞技術通報（TB）603 標準關于床上用品阻燃的要求。
2 總況
Ultem 聚醚酰亞胺（PEI）樹脂是廣泛用于需要阻燃和防止煙霧擴散的材料，有助于褥墊、席夢思等產品制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，和下游生產商開始評估其用于高能織物的潛在功能，并進行研究
加利福尼亞州TB603 標準即將實施，給床上用品生產商發出了警示，因為后者常用聚氨酯泡沫材料和聚酯絮材制作產品。加利福尼亞州標準提出了技術性要求，包括使用高性能原材料和不同的褥墊設計來解決這一問題。
另一個有關的問題是鹵素材料阻燃劑會釋放有毒濃煙。歐盟關于危險品限制（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，要求制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，它呈現杰出的耐高溫、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樹脂產品，在安全設施以及要求嚴格阻燃標準的場合中使用已經歷較長期的考驗，如消防員頭盔，飛機和火車內裝飾材料等，這些都是成為它可以做褥墊和床上用品材料的關鍵因素。
Ultem樹脂是未定形結構和具有耐高溫特性，對其抽制纖維會有一定難度。由于是無定形（非結晶體）材料，對比結晶體，它粘度大，使其在抽絲時，通過噴絲板小孔更為困難，而小孔噴絲板是紡制機織物和非織造布所用較細纖維之需。結晶體材料，如聚酯和聚丙烯，不但紡絲時，通過小孔較順利，而且擠出后再經拉伸可紡得更細。結晶體聚合物經過拉伸，拉直排齊分子鏈，使纖維強度提高、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℃，高于常規紡制纖維的樹脂材料，因此加工這種樹脂的現成設備較少。提高常規加熱設備的溫度，如電加熱器和熱油通道等，存在著不安全因素。GE公司需找尋擁有相應加工設備和加工能力的研制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公司及其下游生產商，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于注射模塑生產，其加工部件較紡絲生產的粗厚；抽制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，下游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（樹脂材料處于熱態時間）、不能超過10分鐘以防止降解，低剪切性（也是防止降解），低產量（相對于聚酯樹脂材料等而言），以適應Ultem樹脂的較高粘度。
最后，優化加工過程工藝參數，包括溫度、生產速度和壓力等，樹脂按正常熔融擠出流程加工，切片先經干燥，在擠出頭中熔融，通過復絲紡絲組件，拉伸，經導絲盤卷繞成筒子。GE公司和加工商掌握好紡絲孔尺寸對最終纖維直徑的影響，駕馭熔融溫度和熔體強度之間的關系以及拉伸比，以獲得最好的纖維穩定性。其單絲纖維度為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，致力于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，計劃逐漸研制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纖維制造符合TB 603標準的新型褥墊材料。Ultem纖維由Western非織造公司制成阻燃隔離層材料，置于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——第一只滿足加利福尼亞州標準要求、經UL®認證的褥墊。采用Ultem樹脂，使其阻隔材料本身就具有阻燃性，Ultem纖維還便于做成幾厘米厚的阻隔材料，回彈性好、使用舒適。
目前GE公司及其加工商已可生產單絲纖度為10旦的Ultem纖維批量產品，并正進行可紡制較細纖維材料的研究。生產較細纖維的關鍵是樹脂的粘度和拉伸纖維的能力，解決的辦法是進一步精煉提純材料和改進噴絲組件設計。Ultem樹脂生產的6旦和4旦纖維已有大量樣品，并正謀求2旦纖維規模化生產能取得成功。公司還準備和其它地區以及美國境內的下游加工廠共同合作。
5 優點和應用
GE公司Ultem樹脂制成的纖維具有眾多的優點，由于它本身是阻燃材料，就可以適應不再用鹵素添加劑的限制；符合TB603和CPSC新標準關于褥墊產品遇到明火時的性能要求。Ultem的無定形結構及其耐高溫性使其能適應很多高溫應用場合；而在這些場合中，結晶體聚合物制成的纖維遇到高溫會喪失強度。
GE公司正把Ultem樹脂制成的纖維，擴大應用于家居裝飾、氣體過濾、傳送用織物和紡織品、座椅材料等其它生產。
