IL POLISTIRENE

Che cos'è

L'EPS (Polistirene Espanso Sinterizzato) è un materiale rigido, di peso ridotto, composto da carbonio, idrogeno e per il 98% d’aria. Il polistirene, o polistirolo, viene realizzato dallo stirene, monomero ricavato dal petrolio, attraverso la sua polimerizzazione.
Quest’ultimo, prima di essere espanso, si presenta sotto forma di piccole perle trasparenti che contengono 6% di pentano, (un idrocarburo gassoso) e una volta a contatto con  vapore acqueo a 90°, si rigonfiano fino a 20-50 volte il loro volume iniziale.
Si forma così al loro interno una struttura a celle chiuse che trattiene l’aria e conferisce al polistirolo le sue eccellenti caratteristiche di isolante termico. La sinterizzazione è il processo di saldatura delle perle che, sottoposte nuovamente a vapore acqueo a 110-120°, si uniscono fra loro fino a formare un blocco omogeneo di espanso.
Allo stato compatto il Polistirolo è un materiale rigido, incolore, trasparente, rappresenta la base per applicazioni molto diversificate.

Storia

Il polistirene fu scoperto nel 1839 da Eduard Simon, uno speziale berlinese (addetto alla preparazione delle medicine). Dalla resina di una pianta della famiglia delle Altingiaceae, il Liquidambar orientalis, distillò una sostanza oleosa che  chiamò Styrol, dal nome tedesco della resina Styrax. Dopo alcuni giorni si era trasformata in gelatina e le attribuì il nome di Styroloxyd (ossido di styrene) pensando che fosse un prodotto di ossidazione.
Successivamente diversi chimici, John Blyth e August Wilhem von Hofmann e nel 1869 Marcelin Berthelot sperimentarono e dimostrarono che lo stesso processo di trasformazione potesse avvenire anche senza ossigeno, arrivando così alla polimerizzazione.
Negli anni Trenta la produzione di polistirene è ormai un fatto acquisito, tuttavia questa materia plastica incominciò ad avere un suo modesto mercato solo dopo il 1935.
Fu la guerra mondiale a dare una spinta decisiva all’industria dello stirene e del relativo polimero.
Il costo conveniente, le proprietà della resina e la sua facile lavorazione furono le basi del successo di questa materia plastica che diventò rapidamente uno dei polimeri più diffusi.
L'espansione del polistirene, che ha permesso la produzione di un materiale con elevate capacità di isolamento termico, è stata realizzata per la prima volta nel 1951 dalla BASF.

Caratteristiche

Il polistirolo allo stato naturale è un materiale trasparente, incolore, brillante, ma può anche essere offerto traslucido, opaco o colorato. Si presenta in granuli con granulometria variabile a seconda degli impieghi. E’ duro, rigido e ha buone caratteristiche meccaniche anche a bassissime temperature, alta resistenza alla trazione, eccezionali proprietà dielettriche, inodore, non igroscopico, ha un basso peso specifico, eccellente stampabilità, ottima stabilità dimensionale. Il polistirene ha una bassa conducibilità termica e per questo viene usato anche come isolante del calore. 

Il Polistirene per imballaggio

L’EPS, essendo costituito per il 98% di aria, è uno dei materiali da imballaggio più leggeri disponibili. Ciò nonostante la sua struttura offre una resistenza straordinaria, ottime proprietà isolanti, resistenza all’umidità, al sale, a diversi tipi di acidi e alla maggior parte degli olii.
L’imballaggio di polistirene espanso è:

• resistente agli urti e alla compressione
• leggero, offre una facile movimentazione
• isolante, ideale per trasporto di prodotti alimentari
• igenico,  massima protezione dei prodotti imballati
• versatile può essere prodotto in diverse forme e dimensioni
• riciclabile dopo l’uso, in Europa e in molte parti del mondo gli imballaggi usati di EPS vengono raccolti e riciclati per produrre nuovi imballi o materiali di alleggerimento per edilizia o per terreni di coltura.

Il Polistirene Espanso in edilizia

Il primo e più importante uso del polistirene espanso sinterizzato (EPS) in edilizia è il suo utilizzo come isolante termico in edifici sia nuovi che in fase di ristrutturazione. Grazie alla sua struttura interna a celle chiuse, garantisce eccellenti doti di isolante termico (risparmio energetico) e buone prestazioni meccaniche. L’EPS in tutte le sue forme è un materiale assolutamente salubre, anallergico e non presenta rischi per la salute. Se installato correttamente le sue caratteristiche tecniche sono garantite per l’intera vita dell’edificio. E’ buona norma scegliere prodotti in EPS di qualità certificata e garantita, dotati cioè di marchio di qualità e di marcatura CE.

Il processo di produzione del Polistirene Espanso Sinterizzato

La produzione dei semilavorati e manufatti avviene in tre stadi principali:

Pre-espansione:

Le perle di PS espandibile vengono pre-espanse per mezzo di vapore a temperatura superiore a 90°C, senza aggiunta di alcun prodotto chimico, nel cosiddetto pre-espansore. In questo, a seconda del tempo di vaporizzazione scelto, si rigonfiano fino a 20-50 volte il loro volume iniziale. In questo processo si forma, al loro interno, una struttura a celle chiuse, fondamentale per il successivo impiego come isolamento termico. Il grado di espansione, che dipende essenzialmente dalla durata del trattamento termico nel pre-espansore, determina la massa volumica apparente dei manufatti e quindi tutte le loro caratteristiche fisiche. 

Maturazione:

Le perle pre-espanse devono stazionare un certo tempo in silos arieggiati. La maturazione o stagionatura  dura da 1 a tre giorni e in questo modo le perle pre-espanse raggiungono la stabilità necessaria per le fasi successive.

Stampaggio:

Le perle pre-espanse e stabilizzate possono ora essere trasformate in manufatti o semilavorati in vari modi:

Stampaggio di manufatti
Le macchine automatiche (presse) sono munite di stampi predefiniti, provvisti di fori di entrata per il vapore, vengono riempiti dagli iniettori di perle pre-espanse e sottoposte di nuovo all'azione del vapore saturo; si raggiungono ora temperature di 90-100 °C, le perle si rigonfiano ulteriormente e si saldano fra di loro ("sinterizzano") per effetto della loro pressione interna, fino a formare un manufatto omogeneo di espanso. Dopo un breve periodo di raffreddamento, vengono sformati e messi in deposito

Stampaggio di blocchi
Il processo è lo stesso descritto per i manufatti, ma i blocchi  vengono stampati nelle blocchiere e una volta sformati vengono messi ad asciugare da  alcuni giorni a due mesi, durante il quale raggiungono la stabilità necessaria per le diverse applicazioni.

Sicurezza Ambientale del Polistirene

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 la sua stabilità chimica e biologica l'EPS non costituisce un pericolo per l'igiene ambientale e per le falde acquifere e 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.

Resistenza all'umidità

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 EPS non si formino muffe.