Polistirolo

Struttura del monomero stirolo

Polistirolo (sigla PS), detto anche polistirene, è una materia sintetica termoplastica, amorfa e trasparente, che si ottiene mediante la polimerizzazione di stirolo. Il materiale è ampiamente diffuso e utilizzato in molti settori. Scoperto nel 1930 costituisce una delle più antiche resine termoplastiche di sintesi. L’espansione del polistirolo, che ha permesso la produzione di materiali termoisolanti, è stata realizzata per la prima volta nel 1951. Nel 2004, la produzione mondiale di materiali a base di polistirolo ha raggiunto la quantità di circa 16 milioni di tonnellate.

Materia prima

Il prodotto iniziale, lo stirolo, si ricava da benzolo vinilico, uno dei derivati del petrolio. Dalla polimerizzazione dello stirolo si ottiene il polistirolo.

Processo di produzione e contenuto di energia grigia
Con l’espansione del polistirolo si ottengono due tipi di schiume, usate come materiale termoisolante:

1) polistirolo espanso (EPS) con pori grossi
2) polistirolo espanso ed estruso (XPS) con pori fini

Per produrre l’EPS, il polistirolo (granulato) viene espanso mediante l’impiego di pentano (circa al 6%) ad una temperatura di circa 100 °C. Il materiale acquista così un volume 20-50 volte maggiore di quello iniziale. Il semi-prodotto viene ulteriormente espanso mediante vapore acqueo, e quindi formato e tagliato nelle dimensioni desiderate. Nel prodotto finale, il polistirolo costituisce circa il 98% del peso, ma solo il 3% del volume, il resto è aria.

La produzione di XPS parte da polistirolo liquido che viene espanso ed estruso in pannelli con gli spessori desiderati.

Per conferire ai prodotti precise caratteristiche tecniche vengono aggiunti vari additivi.

Il materiale è conosciuto con i marchi commerciali Styropor e Styrodur (® BASF).

Caratteristiche tecniche
Il polistirolo è stabile verso gli alcali, ma solubile in solventi organici clorurati e aromatici, chetoni, eteri ed esteri; inoltre è sensibile ai raggi UV. Le sue proprietà meccaniche sono buone. La densità del polistirolo solido è compresa tra 1,04 e 1,09 g/cm3, quella del polistirolo espanso tra 0,02 e 0,06 g/cm3.
Forme commerciali e applicazione
Il polistirolo trova applicazioni in molti settori. Il polistirolo espanso si presenta come una schiuma rigida alveolare. I prodotti per l’edilizia comprendono pannelli rigidi di vari spessori, elementi compositi ed altri elementi di varia forma, usati come isolamento termico ed acustico. Il polistirolo è inoltre usato nella produzione di imballaggi di ogni tipo.

Nocività
Lo stirolo è un veleno cerebrale, mutageno, embriotossico. Il polistirolo termoplastico è invece fisiologicamente innocuo e consentito anche per imballaggi di prodotti alimentari. Lo stesso vale anche per il materiale termoisolante.

Comportamento in caso di incendio
Il polistirolo non brucia a fiamma viva, ma rammollisce a partire da 95 °C e a 230 °C sprigiona prodotti di decomposizione che sono infiammabili; tra i 450 °C e i 500 °C si incendia spontaneamente.

Nella combustione di polistirolo si formano gas di odore acre (CO, stirolo, benzolo, toluolo, agenti antifiamma) che però non sono tossici. Nel 1967, nel laboratorio statale di Vienna sono stati esposti degli animali ai gas provenienti dalla combustione di legno, feltro, cuoio, sughero, lana di pecora e diversi tipi di polistirolo espanso. Il risultato: solo i gas emessi dal polistirolo non hanno causato la morte di tutti gli animali.

Comportamento a lungo termine
Il materiale non presenta reazioni chimiche con i comuni materiali da costruzione, ma la sua stabilità è limitata a contatto con solventi (idrocarburi, carburanti, oli, paraffine, vaseline, mastici bituminosi, catrame, ecc.).

Il polistirolo è poco resistente al calore e applicabile solo fino ad una temperatura di 70°C, ma già temperature oltre i 55°C accelerano l’invecchiamento del materiale.

Il polistirolo espanso è imputrescibile, non costituisce alimento per roditori e insetti ed è sensibile ai raggi UV, quindi deve essere protetto contro la luce. Il XPS è insensibile all’umidità, mentre il EPS, in caso di esposizione prolungata, assume dell’umidità. Il EPS subisce ancora delle variazioni dimensionali durante le prime 4-8 settimane dopo la produzione. La durata di vita è stimata ad oltre 30 anni.

Riciclo e smaltimento
Il materiale triturato trova vari impieghi; lo smaltimento avviene mediante combustione in inceneritori.
Dati tecnici – EPS
Conduttività termica l 0,035-0,040 W/m K
Densità r 15-30 kg/m3
Resistenza al vapore m 20-100 (secondo la densità)
Resistenza alla compressione < 50 kg/cm2
Infiammabilità: difficilmente infiammabile
Contenuto di energia primaria (CEP) 100-800 kWh/m3
Dati tecnici – XPS
Conduttività termica l 0,030-0,040 W/m K
Massa volumica r > 25 kg/m3
Resistenza al vapore m 80-250 (secondo la densità)
Resistenza alla compressione < 50 kg/cm2
Resistenza al fuoco: difficilmente infiammabile
Contenuto di energia primaria (CEP) 100-800 kWh/m3
Bibliografia
Wienke, U.: Manuale di Bioedilizia, 3° ed., Roma 2004

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