Il polistirene espanso
Il polistirene viene prodotto dalla reazione di polimerizzazione dello stirene in presenza di particolari catalizzatori. Queste sostanze, comunemente chiamate iniziatori, inducono la formazione di radicali che a loro volta innescano la reazione di polimerizzazione. Quello che si ottiene è un polimero termoplastico che si presenta come un solido amorfo alla temperatura ambiente. Come tutti i polimeri termoplastici, se scaldato oltre la sua temperatura di transizione vetrosa, tende ad assumere un comportamento fluido e viscoso diventando di fatto modellabile.Il polistirene, in queste condizioni, possiede una densità di circa 1050 kg/m3. Le caratteristiche del polistirene espanso, invece, sono molto differenti dal polimero iniziale. Una volta sottoposto all’espansione, il materiale cambia notevolmente le proprie caratteristiche trasformandosi una schiuma di polistirene e aria, molto leggera e generalmente modellata in sferette o chips. Una volta espanso, il polistirene diventa un materiale con una densità variabile fra i 15 e i 50 kg/m3 dalle ben note capacità isolanti.
L’espansione del polistirene
L’espansione del polistirene può avvenire attraverso due processi industriali: la sinterizzazione e l’estrusione.Il polistirene espanso per sinterizzazione (EPS) viene ottenuto immergendo i granuli di polistirene in acqua addizionata di pentano. I granuli vengono poi inseriti in una camera in cui viene soffiato vapore alla temperatura di 130 °C. il vapore provoca in primis il rammollimento dei granuli, seguito dal loro rigonfiamento per effetto della vaporizzazione del pentano. Si ottengono quindi delle sferette di schiuma di polistirene che vengono pressate a caldo, e quindi sinterizzati, in monoblocchi di polistirene espanso.Il polistirene espanso per estrusione (XPS) viene invece ottenuto fondendo i granuli di polistirene in un estrusore a vite senza fine in cui viene insufflato vapore o altro gas ad alta pressione. In questa maniera si ottiene la schiuma di polistirene espanso che viene modellato nella forma voluta, ponendo una trafila all’uscita dell’estrusore.
Caratteristiche del polistirene espanso
Durante il processo formazione del polistirene espanso, sia per sinterizzazione che per estrusione, si genera un materiale organico costituito da minuscole celle chiuse che trattengono al proprio interno aria. L’aria così intrappolata, impedisce i moti convettivi all’interno della struttura e conferisce così al polistirene espanso le sue notevoli proprietà di isolante termico e acustico.Le caratteristiche del polistirene espanso sono molteplici e sfruttate in diversi settori. Il polistirene espanso, infatti, è inerte nei confronti dell’azione di acidi corrosivi come acido nitrico, acido cloridrico e acido solforico, nonché nei confronti di materiali da costruzione aggressivi come cemento e calce viva. È un composto di natura organica e, in presenza di innesco e di ossigeno, tende a comportarsi da combustibile con propagazione spontanea della fiamma.Inoltre, pur essendo un composto organico, non costituisce nutrimento per microrganismi e non produce muffe.
Applicazioni
Il polistirene espanso trova la sua applicazione principale in edilizia, dove viene largamente per merito delle sue eccellenti proprietà di isolante termico e acustico, nonché del suoi costi contenuti. In particolare il polistirene espanso EPS, è generalmente il materiale con cui vengono realizzati gli isolamenti a cappotto esterno degli edifici.Non mancano però le applicazioni in settori differenti come gli imballaggi, i contenitori per la conservazione dei cibi e le tecniche di fonderia lost foam. In questa tecnica il polistirolo viene utilizzato per la realizzazione di modelli per i processi di fonderia, in genere al posto dei modelli per calchi in cera. I modelli in cera, a contatto con il metallo fuso, si sciolgono e colano attraverso dei fori appositamente lasciati nei calchi. Detti fori devono poi essere riempiti con delle ulteriori lavorazioni. Il vantaggio del polistirene risiede nel fatto che questo, a contatto con il metallo fuso, sublima lasciando in tal modo lo stampo vuoto e pronto per un nuovo utilizzo.
Domande frequenti
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Qual è la differenza tra polistirene espanso sinterizzato (EPS) ed estruso (XPS)?La differenza principale risiede nel processo produttivo e nella struttura cellulare. L'EPS (sinterizzato) si ottiene facendo rigonfiare granuli di polistirene con vapore, creando una struttura composta da sferette saldate insieme; è più economico e ideale per l'isolamento termico standard, come negli intonaci a cappotto. L'XPS (estruso), invece, nasce dalla fusione del materiale in un estrusore sotto pressione, risultando in una struttura a celle chiuse più compatta e uniforme. Questo rende l'XPS particolarmente resistente alla compressione e impermeabile all'acqua, preferibile per isolamenti a contatto diretto con il terreno o in ambienti soggetti a forte umidità.
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Il polistirene espanso resiste agli agenti chimici presenti nelle murature?Sì, il polistirene espanso è un materiale inerte che mostra ottima resistenza chimica. Non subisce alterazioni se a contatto con acidi corrosivi comuni come l'acido nitrico, cloridrico o solforico. Inoltre, è compatibile con i materiali da costruzione tipici come cemento e calce viva, senza reagire negativamente. Questa stabilità lo rende sicuro per l'integrazione diretta nelle strutture edilizie, purché non vi siano solventi specifici che potrebbero scioglierlo. La sua natura organica non lo rende comunque alimento per microrganismi, evitando problemi di degradazione biologica.
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È vero che il polistirene favorisce la crescita di muffe?No, al contrario. Nonostante sia un composto organico, il polistirene espanso non costituisce nutrimento per funghi, batteri o altri microrganismi. Di conseguenza, non supporta la proliferazione di muffe né il deterioramento biologico. Questa caratteristica, unita alla sua capacità di impedire i moti convettivi dell'aria grazie alle celle chiuse, contribuisce a mantenere l'ambiente interno sano e asciutto. Tuttavia, per garantire la durata nel tempo, è fondamentale proteggere il materiale dall'esposizione diretta ai raggi UV e dall'umidità stagnante durante l'installazione.
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Come si comporta il polistirene espanso al fuoco?Essendo un materiale organico derivato dal petrolio, il polistirene espanso è combustibile e tende a propagare la fiamma se non trattato con appositi ritardanti di fiamma. In presenza di innesco e ossigeno, può bruciare con facilità. Per questo motivo, nelle applicazioni edilizihe è cruciale rispettare le normative antincendio, utilizzando prodotti certificati e garantendo una corretta protezione superficiale (come l'intonaco armato). La sua infiammabilità richiede cautela durante la lavorazione e l'immagazzinamento, tenendolo lontano da fonti di calore dirette prima dell'installazione definitiva nell'edificio.
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Perché il polistirene espanso è un ottimo isolante termico e acustico?Le eccellenti proprietà isolanti derivano dalla struttura fisica del materiale: è composto per la quasi totalità da aria intrappolata in minuscole celle chiuse. Quest'aria immobilizzata impedisce i moti convettivi interni, bloccando efficacemente il trasferimento di calore per conduzione e convezione. Allo stesso modo, la struttura porosa assorbe e dissipa le onde sonore, offrendo un buon isolamento acustico. La bassa densità (tra 15 e 50 kg/m³) massimizza il rapporto volume/aria, rendendo il materiale leggero ma estremamente efficiente nel contrastare dispersioni termiche e rumori esterni.
