Il polistirene estruso (EPS) è un materiale versatile con una vasta gamma di applicazioni, grazie alle sue eccellenti proprietà. Si presenta allo stato naturale come un materiale trasparente, incolore e brillante, ma può anche essere offerto traslucido, opaco o colorato. La forma è quella dei granuli con granulometria variabile a seconda degli impieghi.
Caratteristiche Fisiche e Meccaniche dell'EPS
Duro e rigido, alla percussione emette un suono di timbro quasi metallico. Ha buone caratteristiche meccaniche anche a bassissime temperature, alta resistenza alla trazione, eccezionali proprietà dielettriche, è inodore, non igroscopico, ha un basso peso specifico ed eccellente stampabilità, oltre a un'ottima stabilità dimensionale.
Il polistirene ha un alto indice di rifrazione alla luce e quindi i suoi manufatti sono molto brillanti e trasparenti.
Proprietà Termiche e Isolamento
Il polistirene ha una bassa conducibilità termica e per questo viene usato anche come isolante del calore. L’EPS ha una conduttività termica ridotta grazie alla sua struttura cellulare chiusa, formata per il 98% di aria. Le proprietà termiche rimangono inalterate nel tempo. I valori di conduttività riportati sono valori limiti di normativa.
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 e in particolare da numerose verifiche delle caratteristiche, effettuate su EPS in opera da decenni.
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Il coefficiente di dilatazione lineare dell’EPS è compreso fra 5.10 -5 m/m.K e 7.10 -5 m/mK. Non ha molta importanza nelle applicazioni ordinarie e, se il movimento termico è impedito, le reazioni sui punti di fissaggio sono modeste, dato il valore del modulo elastico del materiale.
Caratteristiche Chimiche
Dal punto di vista chimico resiste agli alcali, agli acidi diluiti, alle soluzioni saline e alla maggior parte dei composti organici; si scioglie però nei solventi aromatici e clorurati.
Calore Specifico e Diffusività Termica
Il calore specifico è una proprietà additiva dei costituenti, in questo caso polistirene e aria; essendo quest’ultima, in massa una piccola frazione, il calore specifico dell’EPS è pressoché indipendente dalla massa volumica e vale 1340 J/KgK. La diffusività termica si ottiene dividendo la conduttività per il prodotto della massa volumica per il calore specifico; la sua unità di misura è quindi (m 2 /sec).
Comportamento Acustico
Fra le componenti del benessere abitativo, la quiete viene ormai considerata una delle più rilevanti. L’EPS, nei tipi correntemente impiegati per l’isolamento termico, non contribuisce in modo apprezzabile a questo aspetto del benessere. Vi contribuisce invece egregiamente un tipo derivato: l’EPS elasticizzato.
L’EPS elasticizzato è ottenuto da quello normale con un trattamento meccanico di compressione, che ne aumenta la cedevolezza e si è dimostrato un ottimo isolante dai rumori generati da urti contro parti dell’edificio, in particolare i rumori da calpestio. Questi ultimi sono fra i più lamentati, perché disturbano le persone proprio quando, fra le quattro mura domestiche, aspirano alla quiete dopo una giornata di lavoro.
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Il rimedio è costituito dal cosiddetto “pavimento galleggiante”, in cui, sopra la soletta, viene posato uno strato (20- 40 mm ) di EPS elasticizzato e sopra questo viene gettato il massetto di ripartizione, che deve essere dotato di una certa massa ed essere isolato elasticamente dalle pareti perimetrali; sul massetto si applica poi il pavimento propriamente detto, che può essere di qualsiasi tipo.
Il parametro che identifica il buon comportamento acustico dell’EPS è la rigidità meccanica espressa in MN/m 3 determinata secondo norma EN 29052 e la relativa compressibilità secondo norma EN 12431.
Comportamento al Fuoco
L’EPS, 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. L’EPS nudo 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 dell’EPS 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 dell’EPS 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.
L’EPS è un idrocarburo composto da idrogeno e carbonio. La versione autoestinguente contiene un additivo che permette di ottenere un materiale a ritardata propagazione di fiamma.
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Con una fiamma a temperatura crescente l’EPS inizia a collassare ed in seguito a sciogliersi, quindi a bruciare. In caso di incendio i prodotti della combustione dipenderanno, ovviamente, dal livello di temperatura presente. Quando il polistirene brucia con una fiamma stabile e un buon supporto di ossigeno, i principali prodotti della combustione sono diossido di carbonio, monossido di carbonio, acqua e particelle.
Durante un incendio è la presenza del monossido di carbonio ed il relativo esaurimento dell’ossigeno che, solitamente, rende più pericoloso l’ambiente. Se la fiamma non è ben stabilizzata si avrà una minore combustione che genera del “fumo bianco”. Ciò è dovuto alla formazione di goccioline per la condensa di prodotti non completamente bruciati.
Di maggiore interesse, più che l’esatta composizione dei prodotti di combustione da EPS, è la tossicità dei gas prodotti. Studi eseguiti da Hilado et.al (“Toxicity of pyrolysis gases from natural and synthetic materials”, Fire Technology, May 1978, p.136) e Oettel e Hofmann (“Experiments on toxic hazards with expanded polystyrene”, Fire International, 25 july 1969, p.20) e altri (review Zorgman, TNO report B-79-504 1979, TNO…..) hanno dimostrato che, paragonati ai soliti materiali da costruzione (sughero, cotone, lana, compensato, etc.), in caso di incendio l’EPS presenta dei rischi di tossicità minori (basati su test animali) su basi volumetriche.
Aspetti Ambientali e Riciclo
Il riciclaggio del polistirene espanso (EPS) 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 dal D.l.
Salubrità e Sicurezza
L’EPS è privo di valori nutritivi in grado di sostenere la crescita dei funghi, batteri o altri microorganismi 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. L’EPS inoltre è atossico, inerte, non contiene clorofluorocarburi (CFC) né 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.
Permeabilità e Assorbimento dell'Acqua
L’EPS è permeabile al vapore acqueo, quindi è traspirante, ma è impermeabile all’acqua. Il comportamento dell’EPS a fronte dell’acqua non dà adito a limitazioni. L’acqua non scioglie l’EPS 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.
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