Ultem 全能阻燃纤维
GE的Ultem树脂熔融温度较高,达到375-400℃,高于常规纺制纤维的树脂材料,因此加工这种树脂的现成设备较少。提高常规加热设备的温度,如电加热器和热油通道等,存在着不安全因素。GE公司需找寻拥有相应加工设备和加工能力的研制和规模生产的协作者。2003年初,GE公司和一家美国企业配合。这家企业是专门加工热塑性聚合物,包括像Ultem树脂等不一般的材料,通过熔融纺丝过程生产合成纤维。
4、优化生产工艺
GE公司及其下游生产商,解决了一些技术问题,成功地纺出了第一批Ultem纤维产品
首先,树脂本身必须经过精加工,使其更符合抽丝过程,特别是适应纺较细纤维的微小纺丝孔眼。GE的树脂产品大多是用于注射模塑生产,其加工部件较纺丝生产的粗厚;抽制纤维过程的敏感性促使GE公司改进树脂性能,适应其加工敏感特性。
其次,下游加工生产商的装备必须要满足适应Ultem树脂的一些特殊要求,如耐400℃高温、温度分布要均匀,较短的滞留时间(树脂材料处于热态时间)、不能超过10分钟以防止降解,低剪切性(也是防止降解),低产量(相对于聚酯树脂材料等而言),以适应Ultem树脂的较高粘度。
最后,优化加工过程工艺参数,包括温度、生产速度和压力等,树脂按正常熔融挤出流程加工,切片先经干燥,在挤出头中熔融,通过复丝纺丝组件,拉伸,经导丝盘卷绕成筒子。GE公司和加工商掌握好纺丝孔尺寸对最终纤维直径的影响,驾驭熔融温度和熔体强度之间的关系以及拉伸比,以获得最好的纤维稳定性。其单丝纤维度为10旦的纤维主要性能指标为:
密度(克/厘米³)1.27吸水率(℅)0.25
限氧指数(LOI)44强度(克/旦)2.2
断裂伸长(℅)40模量(克/旦)30.3
最初的研究工作是针对即将实施的加利福尼亚州条例,致力于生产褥垫阻隔织物所使用的粗度为10dpf纤维。他们开始生产较粗的纤维是为了简易可行,计划逐渐研制更细的产品批量生产。
随着10旦纤维小规模先锋试验获得成功,GE公司满怀信心地和Restonic Mattress Corp(褥垫公司)协作,利用Ultem纤维制造符合TB 603标准的新型褥垫材料。Ultem纤维由Western非织造公司制成阻燃隔离层材料,置于褥垫的泡沫芯材和外层布料之间,成为Restonic公司的Ergo Sleep®褥垫产品——第一只满足加利福尼亚州标准要求、经UL®认证的褥垫。采用Ultem树脂,使其阻隔材料本身就具有阻燃性,Ultem纤维还便于做成几厘米厚的阻隔材料,回弹性好、使用舒适。
目前GE公司及其加工商已可生产单丝纤度为10旦的Ultem纤维批量产品,并正进行可纺制较细纤维材料的研究。生产较细纤维的关键是树脂的粘度和拉伸纤维的能力,解决的办法是进一步精炼提纯材料和改进喷丝组件设计。Ultem树脂生产的6旦和4旦纤维已有大量样品,并正谋求2旦纤维规模化生产能取得成功。公司还准备和其它地区以及美国境内的下游加工厂共同合作。
5、优点和应用
GE公司Ultem树脂制成的纤维具有众多的优点,由于它本身是阻燃材料,就可以适应不再用卤素添加剂的限制;符合TB603和CPSC新标准关于褥垫产品遇到明火时的性能要求。Ultem的无定形结构及其耐高温性使其能适应很多高温应用场合;而在这些场合中,结晶体聚合物制成的纤维遇到高温会丧失强度。
GE公司正把Ultem树脂制成的纤维,扩大应用于家居装饰、气体过滤、传送用织物和纺织品、座椅材料等其它生产。