پلیمرها به خودی خود مواد با استعدادی هستند، حال اگر عامل فوم زا به آن‌ها افزوده شود، ساختارهای فومی بی‌نظیری با خواص ویژه ایجاد می‌شود. در حدود 80 سال پیش، گروهی از دانشمندان کشف کردند که با قرار گرفتن حفره‌های خالی در ساختار پلیمرها، می‌توان ویژگی‌های جدید و بهبود یافته‌ای به محصولات پلیمری بخشید. به این محصولات، فوم‌های پلیمری می‌گوییم. در واقع، پلیمرهای معمولی با کمک عامل فوم زا به ساختارهای فومی تبدیل می‌شوند.
مزایای استفاده از عامل فوم زا در پلیمرها:
- دانسیته بسیار کم
- عایق حرارت
- عایق صدا
- استحکام مکانیکی بالا
- مقاومت خوب در برابر خوردگی
تولید قطعات مبتنی بر فوم‌های پلیمری پیچیدگی‌های خاص خود را دارد. برای تولید این قطعات، ابتدا باید پلیمر پایه با توجه به نوع کاربری محصول انتخاب شود. در مرحله بعد، عامل فوم زا متناسب با پلیمر، فرآیند تولید و الزامات کاربری انتخاب می‌شود. فوم‌های پلیمری محصولات پیچیده‌ای هستند و دستیابی به خواص مورد نظر نیازمند انتخاب دقیق پلیمر پایه، عامل فوم زا، نوع و شرایط فرآیند تولید است. این فوم‌ها در صنایع مختلفی مانند خودروسازی، هوا فضا، بسته‌بندی، عایق‌سازی، تاسیسات، ساختمان و مبلمان کاربرد دارند.
انواع پلیمرها و کاربرد عامل فوم زا:
پلیمرهایی مانند پلی یورتان (PU)، پلی اتیلن و پلی پروپیلن (PE and PP)، فنولیک، پلی استایرن (PS)، اتیلن وینیل استات (EVA)، پی وی سی (PVC) و … به صورت فوم تولید شده‌اند و قطعات مبتنی بر فوم‌های آن‌ها تجاری‌سازی شده است.
تقسیم‌بندی فوم‌های پلیمری:
به دلیل تنوع زیاد فوم‌های پلیمری، روش‌های مختلفی برای تقسیم‌بندی این محصولات وجود دارد. برخی از پارامترهای مهم برای تقسیم‌بندی فوم‌ها شامل:
- دانسیته
- اندازه سل‌ها
- سختی
- ساختار سل (سل‌های بسته یا باز)
- نوع عامل فوم زا
- فرایند فوم شدن
- نوع پلیمر پایه
روش‌های تولید فوم‌های پلیمری:
- فوم شدن مکانیکی (با استفاده از گازهای بحرانی مانند نیتروژن و دی‌اکسید کربن)
- فوم شدن فیزیکی (با استفاده از عوامل فوم زای حاوی گازهایی مانند نیتروژن، دی‌اکسید کربن، بخار آب و …)
- فوم شدن شیمیایی (با استفاده از عوامل فوم زا که به وسیله واکنش شیمیایی فعال می‌شوند)
- میکروکپسول‌ها
در بین این روش‌ها، فوم شدن شیمیایی به دلیل هزینه کمتر، تجهیزات ساده‌تر و قابلیت سازگار شدن با پلیمرهای مختلف، بیشتر مورد توجه قرار گرفته است. عوامل فوم زای شیمیایی عمدتا با حرارت فعال می‌شوند و با تولید گاز، ساختارهای فومی ایجاد می‌کنند. این عوامل شامل بی‌کربنات‌ها، نیتریت‌ها، آزودی‌کربنامیدها و هیدرازیدها هستند.
استفاده از میکروکپسول‌ها در فوم‌های پلیمری:
جدیدترین عضو خانواده عوامل فوم زا، میکروکپسول‌ها هستند. میکروکپسول‌ها ساختارهای هسته – پوسته دارند و مزایای ویژه‌ای را در مقایسه با دیگر گروه‌های عوامل فوم زا ارائه می‌دهند. این گروه از عوامل فوم زا با ایجاد ساختارهای فومی خاص، ویژگی‌های منحصر به فردی به محصولات پلیمری می‌دهند.
