Polistirene espanso estruso

Nome in codice: polistirene

Il polistirene è stato chiamato così dal suo scopritore, Eduard Simon, che nel 1839 distillò una sostanza oleosa dalla resina di un albero. Chiamò la sostanza Styrol, e dopo qualche giorno notò che il liquido era diventato una pasta gommosa. Supponendo che la reazione chimica fosse stata causata dal contatto con l'ossigeno nell'aria, cambiò il nome del liquido in Styroloxyd (ossido di stirene). 25 anni dopo, il chimico Marcellin Berthelot capì che non era stato l'ossigeno a cambiare la consistenza dello Styrol, ma un processo di polimerizzazione. L'ossido di stirene divenne quindi polimero di stirene, ovvero polistirene.

Il polimero

Il polistirene è un polimero, parola greca che significa "che ha molte parti". I polimeri sono costituiti da un gran numero di da gruppi molecolari tutti uguali, che si legano insieme come gli anelli di una catena. Vengono anche chiamati "macromolecole", perché un polimero si comporta come se fosse un'unica, grande molecola. È perfettamente uniforme nella sua struttura, costituita in ogni sua parte dagli stessi elementi chimici. Per la precisione, il polistirene è un polimero composto da molecole di stirene, un particolare idrocarburo (molecola composta unicamente da idrogeno e carbonio). Allo stato naturale, lo stirene è un liquido oleoso e dall'odore dolciastro. Tramite un processo di polimerizzazione, le molecole del liquido vengono "convinte" ad unirsi tra loro, diventando così un materiale solido.

L'espansione

Tutto inizia con granuli di polistirene si presenta in granuli dal diametro di appena pochi millimetri. Questi piccolini vengono messi in grandi camere a vapore, e riscaldati fino a 200 gradi. Le alte temperature fanno evaporare il pentano, un gas contenuto nei granelli. Per lasciarlo uscire, i granuli si gonfiano fino a 40 volte le loro dimensioni iniziali. Il pentano lascia il posto all'aria, e i granelli diventano palline morbide, schiumose e leggere. Il procedimento è un po' simile a quello che accade quando facciamo i pop-corn: il mais si gonfia ed esplode perché l'acqua al suo interno si scalda, e preme sul guscio per poter uscire. Le sferette ottenute vengono poi messe in una pressa a caldo, e compattate col calore per formare un grande blocco di materiale. Il blocco può risultare più o meno denso, in base al numero di sferette versate nella pressa. Una volta raffreddato, il blocco viene tagliato con fili di rame e nichel riscaldati elettricamente. Il calore dei fili permette di effettuare tagli ad altissima precisione, e di ottenere superfici perfettamente lisce. Ne risultano delle lastre leggere e schiumose, di un materiale comunemente chiamato... Polistirolo! Questo materiale viene principalmente utilizzato per gli imballaggi, perché protegge e al contempo aderisce perfettamente agli oggetti, tenendoli ben fermi. Oltre che in lastre, può venir usato sotto forma di chips, scagliette o palline sfuse.

L'estrusione

Esistono due tipi di polistirene: quello sinterizzato e quello estruso. A noi interessa quello del secondo tipo, che si ottiene lavorando i granuli di polistirene con un macchinario chiamato estrusore. L'estursore è una sorta di cilindro gigante contenente una vite rotante senza fine. Il materiale viene versato al suo interno sotto forma di granuli. Rotolando nell'estrusore, si scalda con l'attrito e la pressione fino a sciogliersi, mentre viene trascinato verso il fondo grazie alla filettatura della vite. Arrivato in fondo, viene espulso dall'estursore in una varietà di forme, a seconda della struttura dell'ugello. Questo macchinario consente di ottenere oggetti di piccole dimensioni perfettamente uguali tra loro. Con questa macchina si possono ricavare delle palline di polistirene molto più dense di quelle normalmente espanse. Il materiale che ne risulta ha molte qualità, come l'elevata resistenza termica. È inoltre impermeabile all'acqua, stabile, resistente alla compressione e ha una durata di secoli. Le lastre di polistirene espanso estruso vengono utilizzate come materiale di imballaggio, ma non solo: questo materiale è un isolante termico eccezionale, e ha un suo utilizzo anche nell'edilizia. Viene inserito nelle pareti per renderle isolanti, o per i cosiddetti "rivestimenti a cappotto".

Domande frequenti

Qual è la differenza principale tra polistirene espanso sinterizzato ed estruso?

La differenza fondamentale risiede nel processo di produzione e nella struttura cellulare. Il polistirene espanso sinterizzato (comunemente noto come polistirolo bianco per imballaggi) si ottiene facendo gonfiare i granuli in autoclave con vapore; presenta celle aperte e una superficie granulosa visibile. Al contrario, il polistirene espanso estruso (XPS) viene prodotto spingendo il materiale fuso attraverso un ugello tramite un estrusore. Questa tecnica crea una struttura cellulare chiusa e omogenea, rendendo il materiale estruso significativamente più denso, resistente alla compressione e impermeabile all'acqua rispetto alla versione sinterizzata.
Perché il polistirene estruso è considerato un ottimo isolante termico?

L'efficacia isolante del polistirene estruso deriva dalla sua struttura cellulare chiusa e rigida. Durante l'estrusione, si formano microbolle d'aria intrappolate che impediscono il movimento delle molecole d'aria, riducendo drasticamente la conduzione e la convezione termica. Inoltre, poiché le cellule sono chiuse, il materiale non assorbe umidità: l'acqua non penetra all'interno della struttura, mantenendo inalterate le sue proprietà isolanti anche in ambienti umidi o a contatto con il terreno. Questa stabilità garantisce prestazioni termiche costanti nel tempo.
È possibile utilizzare il polistirene estruso per l'isolamento delle pareti esterne?

Sì, il polistirene estruso è ampiamente utilizzato nell'edilizia, specialmente nei sistemi di isolamento termico a cappotto. Grazie alla sua elevata resistenza alla compressione e all'impermeabilità, è ideale per isolare fondazioni, muri interrati e facciate esterne. La sua capacità di resistere a carichi meccanici e all'umidità lo rende superiore al polistirolo sinterizzato in contesti dove è richiesta durabilità e protezione contro l'infiltrazione d'acqua. Viene applicato sulle pareti esterne e fissato con malte adesive o tasselli, creando una barriera continua contro la dispersione di calore.
Quanto dura nel tempo il polistirene espanso estruso?

Il polistirene espanso estruso ha una durata di vita estremamente lunga, spesso paragonata a quella della struttura edilizia stessa, potendo durare decenni o addirittura secoli se installato correttamente. La sua stabilità chimica lo rende resistente al degrado biologico e alle variazioni climatiche. Tuttavia, è sensibile ai raggi UV diretti: se esposto al sole senza protezione, può ingiallirsi e degradarsi superficialmente. Per questo motivo, negli esterni deve essere sempre coperto da intonaco, rivestimenti o vernici specifiche che ne proteggano la superficie dall'azione diretta degli agenti atmosferici.