عملية إنتاج الرغوة

تتضمن عملية إنتاج الرغوة أربع مراحل، يلعب فيها عامل النفخ الكيميائي دورًا رئيسيًا. يُنتج هذا العامل غازات، عادةً النيتروجين، وثاني أكسيد الكربون، والرطوبة، وغازات أخرى بكميات صغيرة. الغاز المثالي هو النيتروجين، ذو نفاذية منخفضة، وعديم الرائحة، وغير سام، ويُنتج رغوة ذات خصائص جيدة ومسام متجانسة.

أثناء عملية التصنيع، يجب توزيع عامل النفخ الكيميائي بالتساوي داخل البوليمر في الوقت المناسب، عادةً عندما يكون البوليمر في حالته السائلة أو المنصهرة. تتضمن هذه المرحلة خلط عامل النفخ مع مادة البوليمر بشكل كثيف أو مفتوح، وتتطلب مراعاة درجة حرارة التكرير أقل من درجة تحلل عامل النفخ.

في المرحلة الثانية، يُكوّن النظام عددًا كبيرًا من الفقاعات المنفردة، وعندها يلزم إضافة عامل نووي لتسهيل تكوين الفقاعات الصغيرة، والتي لولا ذلك لكانت المسام شديدة التباين. عادةً ما تكون عوامل النواة جسيمات دقيقة خاملة، مثل كربونات الكالسيوم، والكاولين، وأسود الكربون، وغيرها.

في المرحلة الثالثة، تستمر الحويصلات المتكونة في النمو مع مرور المزيد من الغاز عبر البوليمر إلى داخلها. إذا طال الوقت، ستتلامس الحويصلات الفردية وتندمج، مكونةً رغوة مفتوحة الخلايا؛ وإلا، إذا لم تكن الحويصلات متصلة ببعضها، تتكون رغوة مغلقة الخلايا. يستمر اندماج الحويصلات إلى أجل غير مسمى، وتنهار الرغوة.

في المرحلة الأخيرة، مع زيادة لزوجة البوليمر، يتحلل عامل النفخ بشكل كامل تقريبًا، ويتوقف نمو ثقوب الفقاعات، وتستقر الرغوة لتصبح منتجًا نمطيًا. يمكن زيادة لزوجة البوليمر بالتبريد والترابط المتقاطع وطرق أخرى. تتراوح مدة هذه المراحل الثلاث بين أجزاء من الثانية، وبضع ثوانٍ كحد أقصى.

ترتبط جودة الرغوة ارتباطًا وثيقًا بتحلل عامل النفخ والهلام (اللزوجة) في مادة البوليمر. عادةً ما يُشترط أن يتزامن تحلل عامل النفخ مع عملية تجلط مادة البوليمر، أو أن يكون التجلط أبكر بقليل من تحلل عامل النفخ. في حال عدم التطابق، لن يكون من الممكن الحصول على رغوة ذات أداء جيد. يؤدي تأخر عملية الهلام عن عملية الرغوة إلى انخفاض لزوجة جدار المسام، وتليين الرغوة، أو حتى عدم قدرتها على دعم المادة، مما يؤدي إلى انهيارها؛ على العكس من ذلك، تؤدي قوة جدار المسام العالية إلى ضغط زائد داخل المسام، مما يؤدي إلى تمزقه، وظهور شقوق كبيرة في مركز الرغوة.