Il polistirene espanso
Il polistirene è il prodotto dalla reazione di polimerizzazione dello stirene in presenza di iniziatori, ovvero sostanze in grado di formare radicali liberi. Questi sono estremamente reattivi e agiscono da catalizzatore innescando la reazione di polimerizzazione.Il risultato è un polimero termoplastico solido a temperatura ambiente il quale, se scaldato al di sopra di una determinata temperatura (la temperatura di transizione vetrosa), diventa un fluido viscoso modellabile.In queste condizioni il polimero si presenta come un materiale plastico tradizionale, con una densità superiore a quella dell’acqua. Quando viene sottoposto all’espansione, però, il polistirene muta radicalmente le proprie caratteristiche, diventando una schiuma composta essenzialmente da polimero disperso in aria, dalle eccezionali capacità isolanti.
Il polistirene espanso estruso
Il polistirene espanso può essere ottenuto attraverso due differenti processi industriali: la sinterizzazione e l’estrusione.Il polistirene espanso estruso (o XPS) viene ottenuto scaldando i grani di polimero all’interno di un estrusore a vite senza fine. Il materiale viene scaldato a temperature superiori alla sua temperatura di fusione, in maniera tale da avere un materiale fluido facilmente lavorabile. All’interno dell’apparecchiatura viene quindi inserito un gas ad alta pressione che provoca il rigonfiamento istantaneo del polimero e la sua trasformazione nella schiuma di polistirene espanso. Regolando la quantità di polistirene e la pressione del gas, è possibile modulare la densità finale del polistirene espanso, fino a raggiungere i valori desiderati.All’uscita dall’estrusore, in genere, viene posizionato uno stampo che funge da modello, in maniera da ottenere l’espanso nella forma voluta.
Il polistirene espanso sinterizzato
Il polistirene espanso per sinterizzazione (comunemente indicato con la sigla EPS) si ottiene per immersione dei grani di polistirene in acqua, a cui viene aggiunta una quantità variabile fra il 2% e l’8% di pentano, un idrocarburo insolubile in acqua ma capace di diffondere attraverso i granuli di polimero. La sospensione così ottenuta viene inserita in una camera a pistone con una parete mobile, in grado di variare volume e pressione all’interno della camera.Nella camera viene quindi insufflato vapore alla temperatura superiore ai 90 °C che provoca il rammollimento dei granuli e l’evaporazione pressoché istantanea del pentano. Questo, per effetto della propria vaporizzazione, rigonfia il polimero formando delle sferette di schiuma di polistirene e aria. Muovendo la parete mobile della camera a pistone, le sferette vengono pressate a caldo, e quindi sinterizzati in monoblocchi di polistirene espanso.
Utilizzo del polistirene espanso
Il processo di espansione del polistirene, sia per sinterizzazione che per estrusione, genera un materiale costituito per circa il 98% del suo peso da aria. Questa, rimanendo intrappolata all’interno delle celle di polimero, impedisce lo scambio per convezione all’interno della struttura. Il risultato è un materiale estremamente leggero dalle notevoli proprietà di isolante termico e acustico.Queste caratteristiche conferiscono al polistirene espanso un ruolo da protagonista in molti processi in cui vi sia la necessità di un isolamento termico, dalla realizzazione di edifici ai contenitori per alimenti.L’espanso è infatti il materiale coibentante più utilizzato in edilizia, largamente impiegato per merito del suo costo contenuto e delle sue eccellenti proprietà di isolante termico e acustico, soprattutto per la coibentazione esterna degli edifici (isolamento a cappotto).
Domande frequenti
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Qual è la differenza principale tra polistirene espanso estruso (XPS) e sinterizzato (EPS)?La differenza fondamentale risiede nel processo produttivo e nella struttura cellulare. L'XPS (estruso) nasce dallo stiro riscaldato in un estrusore insieme a un gas ad alta pressione, creando una struttura cellulare chiusa e omogenea che garantisce elevata resistenza meccanica e bassa assorbibilità d'acqua. L'EPS (sinterizzato), invece, si ottiene facendo espandere sfere di polistirene tramite vapore e pentano, risultando in una struttura cellulare aperta. Per questo motivo, l'XPS è preferibile per applicazioni a contatto diretto con il terreno o in ambienti umidi, mentre l'EPS è ampiamente usato per l'isolamento termico generale grazie al suo costo inferiore.
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Perché il polistirene espanso è considerato un ottimo isolante termico?Il polistirene espanso è un isolante eccellente perché è composto per circa il 98% da aria intrappolata all'interno di piccole celle di polimero. Questa struttura blocca il movimento dell'aria, impedendo lo scambio di calore per convezione. Inoltre, il polimero stesso ha una conducibilità termica molto bassa. Combinando la natura statica dell'aria confinata con le proprietà isolate della plastica, il materiale crea una barriera efficace contro la dispersione termica, rendendolo ideale per mantenere stabili le temperature interne degli edifici e ridurre i consumi energetici per riscaldamento e raffrescamento.
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In quali ambiti edilizi si utilizza principalmente il polistirene espanso?L'utilizzo principale è nell'edilizia residenziale e commerciale per l'isolamento termico ed acustico. È il materiale chiave per l'isolamento a cappotto esterno, poiché riduce i ponti termici e migliora l'efficienza energetica degli edifici secondo le normative vigenti. Oltre all'isolamento, trova impiego nella realizzazione di sottofondi leggeri, nell'isolamento di tetti piani e inclinati, e talvolta nelle fondazioni per proteggere l'edificio dal freddo del terreno. Grazie al suo basso peso e alle ottime prestazioni, è anche usato fuori dall'edilizia per imballaggi alimentari e contenitori termici.
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È sicuro utilizzare il polistirene espanso per l'isolamento interno o esterno?Sì, il polistirene espanso è generalmente sicuro e ampiamente approvato dalle norme edilizie per l'isolamento sia interno che esterno. Tuttavia, per l'installazione esterna (cappotto), è cruciale scegliere il tipo adatto: l'XPS offre maggiore resistenza all'umidità, mentre l'EPS richiede protezioni specifiche contro l'acqua piovana diretta. In entrambi i casi, il materiale deve essere protetto da rivestimenti ignifughi o intonaci specifici per garantire la resistenza al fuoco richiesta dalle normative di sicurezza. Un'installazione corretta previene problemi di condensa e assicura la durata nel tempo dell'isolamento.
