Il Polistirene espanso (PSE)

Il polistirolo o polistirene espanso é una sostanza chimicamente omogenea ottenuta dalla raffinazione del petrolio. Le caratteristiche che lo contraddistinguono sono:

• non presenta alcuna reazione chimica a contatto con materiali da costruzione;

• insensibile all'acqua, alle soluzioni saline,alle sostanze bituminose a base d'acqua;

• stabilità limitata a contatto con paraffina, vaselina, gasolio;

• instabile a contatto di mastici bituminosi contenenti solventi organici, catrame, idrocarburi e carburanti;

• imputrescibile;

• combustibile;

Il polistirene se addittivato con particolari sostanze può essere autoestinguente. Il polistirene espanso si trova normalmente in commercio in pannelli o lastre, ma per utilizzazioni particolari può essere realizzato in qualsiasi forma o volume. Il polistirene espanso può soddisfare tutte le necessità di isolamento di una costruzione; viene infatti utilizzato per l'isolamento delle pareti verticali (dall'interno, nell'intercapedine, dall'esterno di murature tradizionali che di complessi prefabbricati), delle coperture inclinate e piane e dei solai.

Caratteristiche del Polistirene espanso (PSE)

Aspetto e struttura

Le lastre e gli altri manufatti di PSE sono oggetti leggeri, la cui massa volumica é compresa fra i 10 e i 40 kg/mq. quindi essi presentano una grande capacità di galleggiamento che non viene perduta nemmeno dopo prolungata immersione totale in acqua; ciò dimostra che le celle di cui il PSE é formato, sono essenzialmente chiuse e impermeabili.

Il colore del PSE é bianco, la struttura é rigida, ma tenace. Non ha odore ne altre emanazioni, ne dà alcun problema al contatto con la pelle.

Conduttività termica

La caratteristica più importante del PSE é la sua bassa conduttività termica, che lo rende uno dei materiali più usati per l'isolamento termico nell'edilizia. Questa caratteristica deriva direttamente dal fatto che il PSE é costituito per il 96 - 99 % di aria, chiusa in cellette di dimensioni tali da impedirne i moti convettivi, cosicché la trasmissione del calore può avvenire soltanto per conduzione (che é molto bassa nell'aria) e per irraggiamento (che si riduce rapidamente al moltiplicarsi degli schermi dalle pareti delle celle).

Poiché l'aria interna é in equilibrio con quella esterna, la caratteristica di conduttività termica non varia nel tempo, come avviene con altri espansi, che contengono nelle celle altri gas.

La conduttività termica dipende da vari fattori:

temperatura: la conduttività termica aumenta con la temperatura, seguendo l'andamento della conduttività dell'aria contenuta.

umidità: l'influenza del contenuto di umidità sulla conduttività del PSE é trascurabile nel campo delle umidità pratiche delle applicazioni edilizie corrette per effetto del basso assorbimento d'acqua e della resistenza alla diffusione al vapore.

Resistenza alla diffusione al vapore

La conoscenza della caratteristica di diffusione é importante per poter controllare gli eventuali fenomeni di condensazione nelle pareti. I Tecnici esprimono questa caratteristica preferibilmente come rapporto (adimensionale) fra lo spessore d'aria che offre la stessa resistenza al passaggio del vapore e lo spessore di materiale in questione. 

Assorbimento d'acqua

Il comportamento del PSE a fronte dell'acqua non da adito a limitazioni per gli impieghi edilizi e per l'isolamento termico in particolare. L'acqua non scioglie il PSE, né attraversa le pareti delle celle chiuse e quindi non può essere assorbita se non tra gli interstizi residui fra le perle espanse. L'assorbimento per immersione rappresenta più che un comportamento in una situazione che non si verifica in pratica, un indice della buona saldatura fra le perle espanse.

Comportamento biologico

Il PSE non costituisce nutrimento per alcun essere vivente, microrganismi compresi, quindi non marcisce e non ammuffisce.

Per la sua stabilità chimica e biologica, il PSE non costituisce un pericolo per l'igiene ambientale e per le falde acquifere.

Non vi sono controindicazioni al deposito nelle discariche alla combustione nei forni di incenerimento.

Sostanze che non aggrediscono il PSE

• acqua, acqua di mare, soluzioni saline

• materiali da costruzione (calce, cemento, gesso)

• sali (es.: efflorescenze di salnitro), concimi

• soluzioni alcaline (idrato sodico e potassico, soluzioni ammoniacali, acqua di calce, candeggianti, acqua ossigenata, concimi liquidi)

• saponi e detersivi sintetici

• acidi diluiti e acidi deboli (p. es.: citrico, carbonico, acidi urici)

• acidi concentrati (cloridrico 35%, nitrico 50%, solforico 95%)

• alcoli (metilico, etilico etc..)

• glicoli, glicerina

• oli siliconici

• bitumi, adesivi e masse bituminose a base acquosa

Sostanze che attaccano o distruggono il PSE

• esteri (acetati, diluenti per vernici)

• eteri (etilico, glicolico, diossano)

• chetoni (acetone, cicloesanone)

• composti organici alogenati (trielina, tetracloruro di carbonio, fluoro carburi)

• ammine, ammidi, nitrili

• benzina e vapori di benzina

• gasolio, olio combustibile, olio di paraffina, vaselina

• ragia minerale, trementina

• bitumi e masse bituminose con solventi

• derivati del catrame

Il PSE in opera nella coibentazione edilizia non presenta alcun fattore di pericolo per la salute. Si tenga presente in proposito che il polistirene compatto e il PSE come materiale da imballaggio, sono ammessi dalla Legislazione come materiali che possono venire a contatto con le sostanze alimentari.

Comportamento all'invecchiamento

Per invecchiamento di un materiale si intende la variazione, generalmente in peggio, delle sue caratteristiche nel corso del tempo, dovute a cause interne (tensioni, transizioni strutturali) o interne sia legate alle sollecitazioni imposte, sia alle condizioni ambientali di impiego.

L'analisi qui svolta delle influenze che i fattori ambientali, come temperature e umidità, e le sollecitazioni di lavoro hanno sulle caratteristiche del PSE mostra che esso può garantire per un periodo illimitato le prestazioni che gli vengono richieste. Sono quindi da confutare le voci di scarsa stabilità nel tempo, che si sono spinte fino ad affermare l'esistenza di una "sublimazione", affermazioni fisicamente senza senso.

Comportamento al fuoco

Il PSE, quale composto di carbonio e idrogeno, é di sua natura un materiale combustibile. Esso inizia la sua decomposizione a circa 230 - 260 °C, con emissione di vapori infiammabili, ma soltanto a 450 - 500 °C si ha un'accessione. La successiva propagazione della fiamma avviene spontaneamente nel PSE normale, se vi é sufficiente apporto di ossigeno, nel PSE a migliorato comportamento al fuoco (PSE / RF), ottenuto con opportuni additivi, la propagazione cessa al venir meno della causa d'innesco.

Secondo le normative il PSE normale si colloca generalmente all'ultimo gradino (classe 5 secondo il D.M. 26/06/84) e il PSE / RF al primo (classe 1).

Si riportano alcune considerazioni generali sul comportamento al fuoco del PSE:

• Il PSE richiede una certa energia per la sua  accessione; anche per il tipo normale una scintilla o una sigaretta accesa non sono sufficienti: la loro energia viene asportata come calore di fusione del PSE. Il materiale, fondendo, tende poi a ritirarsi dalla sorgente d'innesco, anche di una certa intensità; quindi in particolari PSE / RF brucia solo in un incendio generalizzato.

• Il contributo del PSE in termini di bilancio energetico di un incendio é modesto in relazione alla sua bassa massa volumica: 1 dmc di PSE ha un potere calorifico di 590 j con i 9200 j dello stesso volume di legno  d'abete.

• Il PSE si trova generalmente protetto da latri materiali é non ha immediata disponibilità dell'aria necessaria alla sua combustione.

Il processo di produzione del PSE

Il polistirene espanso (PSE) é una delle forme più importanti in cui viene impiegato il polistirene. Per ottenere il PSE, la via principale che si segue é la seguente:

In fase di polimerizzazione si scioglie nel polistirene l'Agente Espandente (comunemente pentano, un idrocarburo che, a pressione atmosferica, bolle a temperatura ambiente); altri additivi, in particolare per conferire caratteristiche di resistenza al fuoco, possono essere aggiunti in questa fase. Il prodotto quale l'Industria Chimica la fornisce ai Produttori di PSE, si presenta in forma di granuli di aspetto vetroso (perle) di varia granulometria (0.3 - 2.8 m/m) secondo gli impieghi cui é destinato. La massa volumica delle perle e di 1.030 Kg/mc.

La produzione dei semilavorati e manufatti di polistirene espanso avviene in tre stadi principali che si espongono nei tratti essenziali.

Pre-espansione: le perle di PS espandibile vengono pre espanse, generalmente per mezzo di vapore a temperatura superiore ai 90°C, nel cosiddetto pre-espansore. In questo le perle, a seguito della vaporizzazione dell'Agente Espandente, si rigonfia fino a 2.050 volte il loro volume iniziale. In questo processo si forma, all'interno delle perle, una struttura a celle chiuse, fondamentale per il successivo impiego come isolante termico. Il grado di espansione, che dipende essenzialmente dalla durata del trattamento termico nel pre-espansore, determina la massa volumica apparente e quindi tutte le loro caratteristiche fisiche.

Maturazione: le perle pre-espanse devono stazionare per un certo periodo in silos arieggiati. Con il raffreddamento i residui di espandente di vapore acqueo condensano nelle singole celle. La depressione che si viene a formare viene annullata dall'aria che si diffonde all'interno delle celle; in questo modo le perle pre-espanse raggiungono la stabilità necessaria per le fasi successive.

Stampaggio: le perle pre-espanse e stabilizzate possono ora essere trasformate in manufatti o semilavorati in vari modi:

• stampaggio in blocchi e taglio in lastre: é il sistema più usato. Le "blocchiere", costituite da forme parallelepipede provviste di fori di entrata per il vapore in tutti i lati, vengono riempite di perle pre-espanse sottoposte di nuovo all'azione del vapore saturo; si raggiungono ora temperature di 110 - 120 °C, le perle si rigonfiano ulteriormente e diventano "appiccicose" si saldano tra loro (sinterizzazione) per effetto dello loro pressione interna, fino a formare un blocco omogeneo di espanso. Dopo un breve periodo di raffreddamento, i blocchi vengono sformati e messi in deposito per un periodo variabile da alcuni giorni a due mesi, durante il quale raggiungono la stabilità necessaria per le varie applicazioni. Di qui vengono prelevati per il taglio in lastre con seghe a nastro o a filo caldo e per altre eventuali operazioni meccaniche, come sagomatura dei bordi, ottenute per fresatura.

• stampaggio di lastre: il processo é lo stesso descritto per i blocchi, ma le lastre vengono stampate singolarmente in apposite macchine automatiche. Si ha il vantaggio di ottenere direttamente la forma desiderata, senza ulteriori lavorazioni meccaniche. Ciò é particolarmente utile per le forme non piane.

• stampaggio continuo: in un processo la sinterizzazione in forma di lastra piana continua, viene fatta avvenire fra due nastri mobili d'acciaio

Produzione di premiscelati

La produzione dei premiscelati avviene tramite un ciclo produttivo chiuso ed ampiamente automatizzato. L'approvvigionamento dei cementi avviene tramite autobotti che scaricano pneumaticamente in quattro silos suddivisi in base alle diverse tipologie. Il controllo dell'additivazione avviene tramite delle pompe dosatrici che immettono il giusto quantitativo dentro ad ogni sacco. Automaticamente tramite il comando di chiamata dalla postazione di insaccaggio, le coclee trasportano, a ciclo chiuso, i cementi, i polistiroli e gli eventuali additivi fino alla bocca di insaccaggio. In prossimità di questa sono presenti punti di aspirazione collegati con un impianto di abbattimento ad umido delle polveri di cemento. Il riempimento del sacco, si arresta tramite il comando automatico inviato dalla "bascula" che determina i dosaggi. Il sacco viene prelevato manualmente dalla bocca di insaccaggio e posato sulla piattaforma di cucitura. Quì, tramite cucitrice manuale, viene ripiegata la bocca del sacco e cucita con filo. Il sacco cucito viene prelevato ed adagiato sul pallet in formazione predisposto sulla piattaforma di avvolgimento.

Produzione di Politerm®

Una volta ottenuta la perla di granulometria e densità desiderata, queste vengono stoccate in silos di tela con struttura portante in tubolare; poi tramite ventole le perle raggiungono il punto di additivazione dove viene aggiunto l'additivo liquido EIA. L'additivazione viene garantita e controllata da una pompa dosatrice che immette il quantitativo giusto di additivo per ogni sacco. La resa viene controllata a campione e confrontata con un campione misurato esattamente.

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