Hacer espuma significa crear celdas llenas de gas dentro de un material. Las espumas plásticas también se pueden llamar plásticos celulares o expandidos. Hay varias formas diferentes de espumación y se pueden dividir en espumación física, química, mecánica y sintáctica. En física, se mezcla gas o líquido de bajo punto de ebullición con el material. La formación de espuma se basa en un cambio en el estado físico del gas o líquido. En la formación de espuma química se añaden productos químicos al material. En las condiciones adecuadas, los productos químicos reaccionan formando un gas que se nuclea en burbujas. En la espumación mecánica, el gas se bate al material como tal, como al hacer nata montada. La formación de espuma sintáctica significa introducir esferas llenas de gas en el material. Las microesferas expandibles son pequeñas bolas de plástico llenas de gas. En las condiciones adecuadas durante el procesamiento, el gas se expande formando una celda de pared delgada. Debido a la estructura amorfa de todos los polímeros, con el tiempo el gas se difundirá a la superficie del material y el aire reemplazará al gas evaporado en las células a medida que el sistema intenta alcanzar el equilibrio con la atmósfera. Esto sucede con todas las espumas independientemente del método de formación de espuma. La espuma en general se usa para reducir la densidad del producto, reduciendo así el costo y el peso del material, pero también mejora el aislamiento térmico y mejora la estabilidad dimensional.

Como se dijo anteriormente, la estructura de las espumas consta de al menos dos fases, matriz de plástico sólido y células gaseosas. Puede haber más de un estado sólido, lo que significa que se pueden usar cargas y fibras, así como TPE. Es fundamental que las celdas de gas sigan teniendo un tamaño determinado, sea cual sea el tamaño o los tamaños que se prefieran, y que se distribuyan uniformemente por todo el material. En realidad, ninguna espuma consta de celdas de un solo tamaño y lo importante es mantener estrecha la distribución de tamaños. Los materiales celulares se pueden clasificar en espumas de celda cerrada y abierta. Con celdas cerradas, las celdas pueden estar cerca unas de otras pero siempre hay una fase plástica entre ellas. El material permanece hermético. En la estructura de celda abierta, las celdas están conectadas entre sí y el plástico entre ellas se ha roto permitiendo que el aire fluya a través del material. Normalmente, las espumas contienen células tanto abiertas como cerradas y el factor importante es su proporción. En la formación de espuma química y física, la formación de espuma implica la nucleación de las células de gas en la masa fundida del polímero, el crecimiento de las células y la estabilización de las células aumentando la viscosidad de la matriz. En la primera etapa de formación de espuma, pequeñas células de gas esféricas se nuclean en el material. En la segunda etapa, las células comienzan a crecer a medida que fluye más gas hacia ellas desde una matriz saturada de gas o células más pequeñas. A medida que las células crecen, sus paredes siguen acercándose unas a otras, creando una estructura compacta pero todavía esférica. En la tercera etapa, cuando las células siguen creciendo, sus paredes se tocan y comienzan a perder su forma esférica, adquiriendo una forma más poliédrica. En la cuarta y última etapa, si las células siguen creciendo, las paredes entre ellas se rompen y forman una estructura de células abiertas. El crecimiento celular se puede detener en cualquier etapa enfriando el material, que es una forma de lograr diferentes estructuras. Las espumas se pueden clasificar por el tamaño o la cantidad de células, y las propiedades de la espuma dependen mucho de ambas. Por densidad, generalmente kg/m3, los materiales celulares se dividen en espumas de baja y alta densidad. En realidad, esta división es demasiado aproximada, y una forma más precisa es dividir las espumas en cinco clases, que son x muy ligeras (3 - 50 kg/m3) x ligeras (50 - 200 kg/m3) x medianas (200 - 500 kg/m3) x pesado (500 - 700 kg/m3) x superpesado (700 kg/m3). En espumas de baja densidad se ha conseguido un gran descenso de densidad y peso. La cantidad o tamaño de las células tiene que ser grande para producir espumas de baja densidad. Alta densidad significa que la mayor parte del peso se ha mantenido después de la formación de espuma. Las propiedades de resistencia mecánica son principalmente proporcionales a la densidad de la espuma. Las espumas de alta densidad se utilizan normalmente en aplicaciones de carga, mientras que las espumas de baja densidad se utilizan, por ejemplo, en aislamiento. Al comparar materiales espumados y sólidos, una propiedad más descriptiva es la densidad relativa, que es la proporción de material espumado y sólido. Durante mucho tiempo se pensó que el diámetro mínimo de las células era de varias docenas de micrómetros, pero cuando la resolución de los microscopios mejoró se encontraron células mucho más pequeñas. El diámetro mínimo de estas celdas era inferior a un micrómetro. Hoy en día es posible controlar la formación de células lo suficiente como para crear solo estas pequeñas células, llamadas microcélulas. El método de producción se llama microespuma, respectivamente. Los tamaños de celda considerados como microcélulas difieren según la fuente, pero la mayoría tienen un máximo de 70 o 100 µm. La microespuma se utiliza ampliamente. Las estructuras celulares que tienen un tamaño de celda más pequeño que las microcélulas, preferiblemente menos de 1 µm, se denominan nanoespuma. La investigación sobre nanoespuma se encuentra todavía en sus inicios y se realiza solo a escala de laboratorio. Se han usado varios métodos, a menudo usando gas como agente de soplado (BA) y controlando el crecimiento celular con la estructura molecular del material, o las diferencias de solubilidad y viscoelasticidad del gas entre las diferentes fases del material.

Las propiedades de las espumas plásticas vienen dictadas por las propiedades del material pero también por las propiedades de sus células, más claramente la estructura de las células. Los diferentes materiales con diferentes densidades aparentes y celulares no se pueden comparar directamente, pero se pueden hacer generalizaciones. Dado que el enfoque de la tesis está en las propiedades mecánicas, no se discutirán otras propiedades como el aislamiento térmico o acústico. La formación de espuma a menudo deteriora las propiedades de tracción del material. Esto se debe a la menor densidad del material. Wong y col. estudiaron los efectos de los parámetros de procesamiento sobre la estructura de la espuma y las propiedades mecánicas durante la microespuma de TPO. Descubrieron que la densidad relativa disminuida provoca una resistencia a la tracción disminuida pero un alargamiento aumentado. Para el módulo de tracción, el efecto no fue tan sencillo, pero a medida que la densidad disminuyó, el módulo de tracción comenzó a disminuir hasta que volvió a aumentar después de alcanzar una densidad relativa de 0,9. Cuando se espuman materiales flexibles, incluidos los TPE, se ha descubierto que un mayor tamaño de celda reduce la dureza. Nema y col. encontraron que cuando se formaba espuma químicamente, la dureza del TPU disminuía de 85 a 55 ShA con una reducción de densidad del 34%. Se desearía una caída similar para las juntas. Los defectos superficiales casi siempre ocurren durante la formación de espuma. Normalmente son causadas por la formación de células prematuras y pueden verse afectadas por el ajuste de los parámetros de procesamiento. Las rayas de tigre son los defectos más comunes que se encuentran en los termoplásticos. No solo son un problema con la formación de espuma, sino también con los sólidos, por ejemplo, mezclas de PP / caucho / talco. Son franjas de diferentes grados de brillo o brillo, que aparecen perpendiculares a la dirección del flujo. Guo y col. descubrió que cuando se formaban químicamente espumantes TPO, en lugar de rayas de tigre, se encontraban rayas plateadas. Además de ajustar los parámetros de procesamiento, se encontró que el uso de PP ramificado en lugar de piezas lineales producidas con menos defectos.