Proprieta' Isolamento termico Impiego nel settore edilizio Costi Durata Resistenza all' umidita' Calore specifico e differenza termica Comportamento al fuoco Sicurezza ambientale Riciclabilita' L'EPS detto comunemente polistirene ovvero polistirolo espanso sinterizzato è composto da carbonio, da idrogeno e per il 98% d'aria. Si presenta come materiale rigido e di peso ridotto. L' origine del prodotto è da ricercarsi nello stirene, un monomero ricavato dal petrolio, presente anche in alimenti come caffè, frumento, carne e fragole. Il polistirene si ottiene attraverso la polimerizzazione dello stirene che si presenta sotto forma di piccole perle trasparenti. Queste ultime si espandono fino a 20-50 volte il loro volume iniziale grazie al contatto con il pentano (idrocarburo gassoso) e al vapore acqueo a 90°. All'interno delle perle viene a formarsi una struttura a celle chiuse che trattiene aria; di conseguenza le ottime caratteristiche d' impiego dell' EPS come isolante termico. Per sinterizzazione si intende il processo di saldatura delle perle che, sottoposte nuovamente a vapore acqueo a 110-120°, si uniscono fra di loro fino a formare un blocco omogeneo di polistirene. Proprieta' Il peso specifico del polistirene quando non è espanso, è di 1050 kg/m3, visivamente si presenta trasparente, duro, rigido, molto resistente ad agenti chimici acquosi e con ottime proprietà meccaniche. La densità del prodotto finito dipende dalle condizioni delle espansioni. A seconda del processo imposto durante la fase di espansione si possono ottenere diverse densità. Il polistirene è un ottimo isolante elettrico per condensatori, ed è praticamente anigroscopico (non assorbe molecole d’acqua). Una prerogativa che lo rende estremamente versatile è la facilità con cui può essere colorato, sia con tinte lucide che opache. L'aggiunta del colore può essere fatta al momento dello stampaggio - fondendo il polistirene nello stampo del pezzo insieme al pigmento colorante - oppure prima dello stampaggio, inglobando il pigmento nella massa del polimero prima di ridurlo in piccole sferette per lo stampaggio. Isolamento Termico L'EPS ha una conduttività termica ridotta grazie alla sua struttura cellulare chiusa, formata per il 98% di aria. Questa caratteristica gli conferisce un'ottima efficacia come isolante termico. La norma prescrive i valori massimi della conduttività dell'EPS, misurata su campioni opportunamente condizionati, alla temperatura media di 10°C oppure 20°C. Le proprietà termiche rimangono inalterate nel tempo. I valori di conduttività riportati sono valori limiti di normativa. Impiego nel settore Edile Il primo e più importante uso del polistirene in edilizia è costituito dal suo impiego come isolante termico in edifici sia nuovi che in fase di ristrutturazione. Grazie alla sua efficacia come materiale isolante, l'EPS svolge un ruolo prezioso : contribuisce infatti al risparmio energetico per il riscaldamento e per il raffreddamento L'EPS prodotto in lastre viene impiegato nei casi di : - isolamento dei tetti a falde e dei tetti piani: - isolamento delle pareti verticali dall'esterno (o isolamento "a cappotto"); - isolamento delle pareti verticali in intercapedine e dall'interno; - isolamento di pavimenti e soffitti. - E' buona norma scegliere lastre di EPS di qualità certificata e garantita, dotate cioè di marchio di qualità e di marcatura CE. Costi I costi di un isolamento con polistirolo espanso possono variare in dipendenza soprattutto del tipo usato e della sua densità. Inoltre la spesa è legata anche dallo spessore delle lastre. Ma il confronto con altre soluzioni, considerando soprattutto i tempi di attuazione, vede certamente il polistirolo tra i più convenienti materiali isolanti. Durata L'analisi svolta delle influenze che i fattori ambientali, come temperatura e umidità, e le sollecitazioni di lavoro hanno sulle caratteristiche del polistirene, mostra che esso può garantire per un periodo illimitato le prestazioni che gli vengono richieste. Ciò è dimostrato da anni di esperienza applicativa su scala vastissima ed in particolare da numerose verifiche delle caratteristiche effettuate su EPS in opera da decenni. Sono quindi da confutare decisamente le voci di scarsa stabilità nel tempo, che si sono spinte fino ad affermare l'esistenza di una "sublimazione", affermazione senza senso. Resistenza all' umidita' L'EPS - polistirene - è permeabile al vapore acqueo, quindi è traspirante, ma è impermeabile all'acqua. La permeabilità al vapore acqueo fa si che all'interno di edifici e ambienti isolati con polistirene - non si formino muffe. Un dato importante è quello della resistenza alla diffusione del vapore espresso come rapporto µ(adimensionale) fra lo spessore d'aria che offre la stessa resistenza al passaggio del vapore e lo spessore di materiale in questione. Il comportamento dell'EPS a fronte dell'acqua non dà adito a limitazioni. L'acqua non scioglie il polistirolo né attraversa le pareti delle celle chiuse. L'assorbimento per immersione, una situazione che non si verifica in pratica, ammonta al massimo al 5% in volume per l'EPS 15 e al 3% per l'EPS 30. Più interessante per l'impiego è l'assorbimento per capillarità, che è praticamente nullo, e soprattutto l'assorbimento dell'aria umida. Un EPS 20, a contatto con l'aria con 95% di U.R. per 90 giorni, ha mostrato un assorbimento dello 0,7% in peso. Calore specifico e differenza termica Il calore specifico e' una proprieta' additiva dei costituenti, in questo caso polistirene e aria; essendo quest'ultima, in massa una piccola frazione, il calore specifico dell'EPS e' pressoche' indipendente dalla massa volumica e vale 1340 J / Kg x K. La diffusivita' termica (o conducibilita' termometrica) si ottiene dividendo la conduttivita' per il prodotto della massa volumica per il calore specifico; la sua unità di misura e' quindi (m2 /sec). Queste due grandezze interessano negli studi di trasmissione del calore in regime variabile. Comportamento al fuoco Il polistirolo, quale composto di carbonio e idrogeno, è 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 una accensione. La successiva propagazione della fiamma avviene spontaneamente nell'EPS normale, se vi è sufficiente apporto di ossigeno, mentre nell'EPS a migliorato comportamento al fuoco (EPS/RF), ottenuto con opportuni additivi, la propagazione cessa al venir meno della causa di innesco. Le normative distinguono il comportamento dei materiali combustibili con una opportuna classifica. Il polistirolo nudo viene definito autoestinguente nel comportamento al fuoco ed infatti si colloca generalmente nelle classi E oppure D e superiori se rivestito (secondo EN 13501-1). Si riportano alcune considerazioni generali sul comportamento al fuoco del polistirene che possono utilmente servire per una valutazione del rischio di impiego. L'EPS richiede una certa energia per la sua accensione; una scintilla o una sigaretta accesa non sono sufficienti. Il contributo del polistirolo in termini di bilancio energetico di un incendio, è modesto, in relazione alla sua bassa massa volumica: 1 dm cubi di EPS da 15 Kg/m cubi ha un potere calorifico di 590 j contro 9200 j dello stesso volume di legno di abete. L'EPS si trova generalmente protetto da altri materiali e non ha immediata disponibilità dell'aria necessaria alla sua combustione (circa 130 volte il suo volume). La combustione può sviluppare, come gas tossici, essenzialmente ossido di carbonio, non diversamente dai materiali lignei presenti nella costruzione o nell'arredamento ma in proporzione molto più ridotta. La combustione dell'EPS non produce diossina che quindi non si ritrova nei fumi prodotti durante un incendio. Sicurezza Ambientale L'EPS è privo di valori nutritivi in grado di sostenere la crescita dei funghi, batteri o altri microrganismi quindi non marcisce o ammuffisce. L'EPS non costituisce nutrimento per alcun essere vivente. Ciò lo rende ideale come contenitore per alimenti, settore nel quale è ampiamente utilizzato. Il polistirolo inoltre e' atossico, inerte, non contiene clorofluorocarburi (CFC) ne' idroclorofluorocarburi (HCFC). Per sua stabilità chimica e biologica l'EPS non costituisce un pericolo per l'igiene ambientale e per le falde acquifere. L'EPS in opera nella coibentazione edilizia non presenta alcun fattore di pericolo per la salute in quanto non rilascia gas tossici. Anche il maneggio e le eventuali lavorazioni meccaniche sono assolutamente innocui e in particolare non vi è pericolo di inalazione di particelle o di manifestazioni allergiche. Gli imballi in EPS conferiti in discarica non inquinano né terreno né atmosfera. Riciclabilita' Il riciclaggio del polistirene è una pratica diffusa, comunemente attuata, entro i limiti di convenienza economica, per il recupero degli scarti industriali di produzione. Varie Aziende forniscono attrezzature e linee complete per il trattamento di questi scarti e la loro reimmissione nel processo produttivo. Diverso, e più complesso, è il problema del riciclaggio degli scarti post-consumo, imposto dalla vigente normativa.