Polistirene - Polistirolo Espanso

L'EPS detto comunemente polistirene - polistirolo 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 prdotto è da ricercarsi nello stirene, un monemero ricavato dal petrolio, presente anche in alimenti come caffè, frumento, carne e fragole.
Il polistirene - polistirolo espanso si ottiene attraverso la polimerizzazione dello stirene che si presenta sottto 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 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 - polistirolo espanso.

Proprietà

Il peso specifico del polistirene - polistirolo espanso 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 - polistirolo 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 - polistirolo 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.


Isolamento Termico Polistirene - Polistirolo 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.
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.
I materiali prodotti con tecniche adeguate presentano dati inferiori a quelli riportati.


Impiego del Polistirene - Polistirolo Espanso nel settore Edile

Il primo e più importante uso del polistirene espanso sinterizzato - per brevità 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'"effetti 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

E' buona norma scegliere lastre di EPS di qualità certificata e garantita, dotate cioè di marchio di qualità e di marcatura CE.


Durata

L'analisi svolta delle influenze che i fattori ambientali, come temperatura e umidità, e le sollecitazioni di lavoro hanno sulle caratteristiche del polistirene - polistirolo espanso, 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 fiscalmente senza senso.


Resistenza all' umidità

L'EPS - polistirene - polistirolo espanso 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 - polistirolo  espanso 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 Diffusione 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).
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 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 - polistirolo espanso che possono utilmente servire per una valutazione del rischio di impiego.
1) L'EPS richiede una certa energia per la sua accensione; una scintilla o una sigaretta accesa non sono sufficienti.
2) 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.
3) 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).
4) 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.Le sostanze emesse dalla combustione dell'EPS (Polistirene Espanso Sinterizzato).

Comportamento dell'EPS - polistirene - polistirolo espanso:
Temperatura di decomposizione 300-400° C primi segni di cedimento
Temperatura di innesco della fiamma 360-370° C (DIN 54836) 345-360° C (ASTM D1929)
Temperatura di auto accensione 450-500° C 490° C (ASTM D1929)
Temperatura di autoaccensione dello stirene 490° C
Il polisitrene - polistirolo espanso 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..
Con una fiamma a temperatura crescente il polistirolo 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.
Poca differenza sulla tossicità è stata riscontrata fra i prodotti da combustione di materiali in polistirolo normale ed autoestinguente.


Sicurezza Ambientale

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. Il polistirolo 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. Gli imballi in EPS conferiti in discarica non inquinano né terreno né atmosfera.


Riciclabilità

Il riciclaggio del polistirene - polistirolo espanso 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. 5 febbraio 1997 n° 22
Il suddetto decreto infatti, dopo aver chiarito, all' Art 35, punto i, che per riciclaggio si intende il "ritrattamento in un processo di produzione dei rifiuti di imballaggio per la loro funzione originaria e per altri fini....., ad esclusione del recupero di energia", pone i seguenti obiettivi minimi, da conseguire entro 5 anni :

Rifiuti di imballaggi da recuperare come materia o come componente di energia in peso, almeno il 50 %
Rifiuti di imballaggi da riciclare in peso almeno il 25 %
Ciascun materiale di imballaggio da riciclare in peso, almeno il15 %

Giacchè la quantità di rifiuti di imballaggi in EPS immessi annualmente sul territorio italiano è stimabile in circa 40.000 ton, l'obiettivo minimo posto ammonta a circa 6.000 ton/anno, costituite da materiali senz' altro meno puliti degli scarti industriali e diffusi estensivamente sul territorio.