Processo de produção de espuma

O processo de produção de espuma envolve quatro etapas nas quais o agente de expansão químico desempenha um papel fundamental. O agente de expansão químico é capaz de gerar gases, geralmente nitrogênio, dióxido de carbono, umidade e outros gases em pequenas quantidades. O gás ideal é o nitrogênio, que possui baixa permeabilidade, é inodoro e atóxico, produzindo espuma com boas propriedades e poros homogêneos.

Durante o processo de fabricação, o agente de expansão químico deve ser disperso uniformemente no polímero no tempo adequado, geralmente quando o polímero está no estado líquido ou fundido. Esta etapa envolve a mistura do agente de expansão e do material polimérico em forma densa ou aberta, e requer a consideração de uma temperatura de refino abaixo da temperatura de decomposição do agente de expansão.

No segundo estágio, o sistema forma um grande número de bolhas individuais, momento em que é necessário adicionar um agente nucleante para facilitar a formação de pequenas bolhas, o que, de outra forma, resultaria em poros extremamente heterogêneos. Os agentes nucleantes geralmente são partículas finas inertes, como carbonato de cálcio, caulim, negro de fumo e assim por diante.

No terceiro estágio, as vesículas inicialmente formadas continuam a aumentar de tamanho à medida que mais gás passa através do polímero para dentro das vesículas. Se o tempo for longo o suficiente, as vesículas individuais entrarão em contato umas com as outras e se fundirão, formando uma espuma de células abertas; caso contrário, se as vesículas não estiverem conectadas entre si, forma-se uma espuma de células fechadas. A fusão das vesículas continua indefinidamente e a espuma colapsa.

Na última etapa, à medida que a viscosidade do polímero aumenta, o agente de expansão é basicamente decomposto por completo, o crescimento de bolhas cessa e a espuma se estabiliza, tornando-se um produto estereotipado. A viscosidade do polímero pode ser aumentada por resfriamento, reticulação e outros métodos. O intervalo de tempo dessas três etapas pode ser de apenas uma fração de segundo e o mais longo, não mais do que alguns segundos.

A qualidade da espuma está intimamente relacionada à decomposição do agente de expansão e do gel (viscosidade) do material polimérico. Geralmente, é necessário que a decomposição do agente de expansão e o processo de gelificação do material polimérico coincidam, ou que a gelificação ocorra ligeiramente antes da decomposição do agente de expansão. Se não coincidirem, não será possível obter espuma com bom desempenho. O atraso do processo de gelificação em relação ao processo de formação de espuma levará à baixa viscosidade da parede do poro, ao amolecimento da espuma ou mesmo à incapacidade de suportar o material, resultando em colapso; por outro lado, a alta resistência da parede do poro levará a uma pressão excessiva dentro do poro, resultando em ruptura da parede do poro e grandes rachaduras no centro da espuma.