Процесс производства пены

Процесс производства пены включает четыре этапа, в которых ключевую роль играет химический вспенивающий агент. Химический агент способен генерировать газы, обычно азот, углекислый газ, влагу и другие газы в небольших количествах. Идеальным газом является азот, который имеет низкую проницаемость, не имеет запаха и нетоксичен, и производит пену с хорошими свойствами и однородными порами.

В процессе производства химический вспенивающий агент должен быть равномерно диспергирован в полимере в надлежащее время, обычно когда полимер находится в жидком или расплавленном состоянии. Этот этап включает смешивание вспенивающего агента и полимерного материала в плотной или открытой форме и требует учета температуры очистки ниже температуры разложения вспенивающего агента.

На втором этапе система образует большое количество отдельных пузырьков, и в этот момент необходимо добавить зародышеобразователь, чтобы способствовать образованию мелких пузырьков, которые в противном случае привели бы к чрезвычайно неоднородным порам. Зародышеобразователями обычно являются мелкие инертные частицы, такие как карбонат кальция, каолин, сажа и т. д.

На третьем этапе изначально сформированные везикулы продолжают увеличиваться в размерах по мере того, как все больше газа проходит через полимер в везикулы. Если время достаточно велико, отдельные везикулы будут контактировать друг с другом и сливаться, образуя пену с открытыми ячейками; в противном случае, если везикулы не соединены друг с другом, образуется пена с закрытыми ячейками. Слияние везикул продолжается бесконечно, и пена разрушается.

На последнем этапе, по мере увеличения вязкости полимера, вспенивающий агент в основном полностью разлагается, рост пузырьковых отверстий прекращается, и пена стабилизируется, становясь стереотипным продуктом. Вязкость полимера может быть увеличена охлаждением, сшиванием и другими методами. Временной диапазон этих трех этапов может быть коротким, как доля секунды, самый длинный не более нескольких секунд.

Качество пены тесно связано с разложением вспенивающего агента и гелем (вязкостью) полимерного материала. Обычно требуется, чтобы разложение вспенивающего агента и процесс гелеобразования полимерного материала совпадали, или чтобы гелеобразование происходило немного раньше, чем разложение вспенивающего агента. Если они не совпадают, то невозможно будет получить пену с хорошими характеристиками. Отставание процесса гелеобразования от процесса вспенивания приведет к низкой вязкости стенки пор, размягчению пены или даже неспособности поддерживать материал, что приведет к ее разрушению; напротив, высокая прочность стенки пор приведет к чрезмерному давлению внутри пор, что приведет к разрыву стенки пор и большим трещинам в центре пены.