IL POLISTIROLO

IL POLISTIROLO
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Il polistirene (chiamato anche polistirolo) è il polimero dello stirene.
È un polimero aromatico termoplastico dalla struttura lineare. A temperatura ambiente è un solido vetroso; al di sopra della sua temperatura di transizione vetrosa, circa 100 °C, acquisisce plasticità ed è in grado di fluire; comincia a decomporsi alla temperatura di 270 °C.
Il polistirene espanso si presenta in forma di schiuma bianca leggerissima, spesso modellata in sferette o chips, e viene usato per l’imballaggio e l’isolamento.

STORIA
Il polistirene fu scoperto per la prima volta nel 1839 da Eduard Simon, uno speziale berlinese. Dalla resina del Liquidambar orientalis distillò una sostanza oleosa, un monomero che chiamò styrol, dal nome tedesco della resina Styrax. Alcuni giorni dopo, notò che il monomero si era trasformato in una gelatina e le attribuì il nome di Styroloxyd (ossido di stirene), pensando che fosse un prodotto di ossidazione. Nel 1845 i chimici John Blyth e August Wilhelm von Hofmann dimostrarono che la stessa trasformazione dello stirene poteva avvenire in assenza di ossigeno, chiamarono la loro sostanza metastirene e fu dimostrato successivamente che la sostanza era identica allo Styroloxyd. Nel 1866 Marcellin Berthelot identificò correttamente il processo come una reazione di polimerizzazione.

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. Il polistirene espanso è un ottimo isolante elettrico per condensatori, ed è praticamente anigroscopico. 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 espanso nello stampo del pezzo insieme al pigmento colorante oppure prima dello stampaggio, inglobando il pigmento nella massa del polimero prima di ridurlo in chips per lo stampaggio.

APPLICAZIONI
Il polistirene viene usato in molti settori applicativi per le sue proprietà meccaniche ed elettriche. Inoltre viene utilizzato come materiale per la creazione di modelli al posto della cera nei processi di fonderia detti a microfusione (lost foam). Il vantaggio rispetto alla cera, che deve essere sciolta e fatta uscire dallo stampo, è che il polistirene, a contatto con il metallo fuso, sublima lasciando così la cavità vuota. È anche largamente utilizzato per i sistemi di isolamento a cappotto, in particolare viene utilizzato l’EPS 120 in pannelli di diverso spessore e di dimensioni da 100×50 centimetri.

POLISTIRENE ESPANSO SINTERIZZATO (EPS)
L’EPS detto comunemente polistirene espanso 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 espanso 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 da cui derivano le ottime caratteristiche d’impiego dell’EPS come isolante termico. Per sinterizzazione intendiamo 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 espanso. 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.

POLISTIRENE ESPANSO ESTRUSO (XPS)
I granuli di polistirene vengono immessi in un estrusore a vite senza fine dove vengono fusi; si insuffla poi del gas in pressione, e il fuso esce nella forma voluta attraverso una trafila posta in testa all’estrusore. All’uscita, la differenza di pressione determina la schiumatura del gas dal polistirene.

IMPIEGO SETTORE EDILE
Il primo e più importante uso dell’EPS 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 dei combustibili fossili usati per il riscaldamento e riduce le emissioni di anidride carbonica che concorrono alla creazione dell’effetto serra. L’EPS prodotto in lastre viene impiegato nei seguenti casi: 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.

DURATA
L’analisi svolta delle influenze che i fattori ambientali, come temperatura e umidità, e le sollecitazioni di lavoro hanno sulle caratteristiche dell’EPS, 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 fiscamente senza senso.

RESISTENZA ALL’UMIDITA
L’EPS 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 espanso non si formino muffe.

COMPORTAMENTO AL FUOCO
Il polistirene, 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 polistirene nudo si colloca generalmente nelle classi E oppure D e superiori se rivestito (secondo EN 13501-1).
L’EPS richiede una certa energia per la sua accensione: una scintilla o una sigaretta accesa non sono sufficienti a generare una fiamma.
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 essenzialmente ossido di carbonio al pari di altri materiali lignei presenti nella costruzione o nell’arredamento ma in proporzione le quantità sono molto più ridotte. La combustione dell’EPS non produce diossina che quindi non si ritrova nei fumi prodotti durante un incendio.

COMPORTAMENTO DELL’EPS :
Temperatura di decomposizione 300-400° C (primi segni di cedimento).
Temperatura di innesco della fiamma 360-370° C.
Temperatura di auto accensione 450-500° C 490°.
Temperatura di autoaccensione dello stirene 490° C .

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