Dossier WWF - Polistirene espanso - WWF Ricerche e Progetti

VI _ L’uso del polistirene espanso in edilizia
L’uso del polistirene espanso in edilizia
Cos’è il polistirene espanso
Il polistirene espanso, o polistirolo
espanso, è uno dei primi polimeri
conosciuti. Il processo di polimerizzazione
viene scoperto nel 1875 da
Blyche e Hoffmann e l’applicazione
su scala industriale inizia nel 1936
(Gottfried A., 2008).
Il polistirene è un composto aromatico
lineare costituito da lunghe
catene idrocarburiche caratterizzate
dalla presenza di gruppi fenili, anche
detti anelli benzenici (fig. 1 a destra).
Ha origine dalla polimerizzazione
dello stirene (o stirolo), idrocarburo
aromatico a singolo anello benzenico
(fig. 1 a sinistra). Lo stirene è caratterizzato,
oltre che dalla presenza
dell’anello benzenico, da un doppio
legame C = C sulla catena laterale
che gli conferisce elevata reattività
(capacità di legarsi). Dalla reazione di
più monomeri di stirene ha origine il
polistirene. In funzione delle condizioni
di reazione, è possibile regolare
la lunghezza delle catene polimeriche,
che solitamente consistono di
un numero di monomeri di stirene
compreso tra 500 e 2000.
L’elevata reattività dello stirene è
associata ad una serie di controindicazioni
che richiedono modalità di
produzione del polistirene decisamente
delicate; a tale proposito, solo
negli anni 30 furono risolti, attraverso
procedimenti di economica convenienza,
i problemi legati alla purezza
e alla stabilità del materiale, permettendone
così una diffusa commercializzazione
(Kruse H., Zucal A., 1996).
Lo stirene, dal quale si ottiene il polistirene,
viene estratto dal petrolio. In
figura 2 sono riportati in sintesi i
passaggi che portano dalle sostanze
derivate dal petrolio al prodotto con
finalità commerciali. Si vede come lo
stirene rappresenti un derivato base
dal quale, attraverso opportuni processi
industriali, si raggiungono i
prodotti voluti.
Lo stirene si caratterizza per la pericolosità
per la salute dell’uomo,
essendo fonte di diverse patologie
delle vie respiratorie, nonché probabile
agente cancerogeno classificato,
secondo la classificazione della
IARC (International Agency for
Research on Cancer), nel gruppo 2B
dal 1994 (si veda il paragrafo relativo
alla salute).
Le caratteristiche del polistirene
espanso dipendono in modo consistente
dalle sostanze e dai processi
che vengono utilizzati durante le
fasi di produzione, che condizionano
e controllano le principali proprietà
del prodotto finito, così come
accade in generale per tutte le
materie plastiche.
Industrialmente, nel passaggio dal
polistirene espandibile al polistirene
espanso, vengono utilizzati tre tipi
di processi:“in blocco” (quello più
impiegato si divide in due fasi: la
prima avviene a 80 °C per trasformare
una minima parte di stirolo in
polimero; la seconda, che avviene
tra i 180 e i 200 °C, che attua la completa
polimerizzazione);“in emulsione”
(lo stirolo è associato in acqua
con sostanze tensioattive e catalizzatori
che velocizzano le reazioni);
“in sospensione” (lo stirolo è tenuto
in sospensione in acqua tramite agitazione
meccanica) (Kruse H., Zucal
A., 1996). La delicatezza di questi tre
processi risiede innanzitutto nel
trattamento dello stirolo, sia in fase
di trasporto che di stoccaggio, per la
particolare instabilità di questo
composto che lo rende un prodotto
altamente infiammabile. Ciò che
deriva da questi processi produttivi
sono delle sferette solide di polistirene
espanso di dimensioni variabili
tra 0,1 e 2 mm.
Attraverso procedimenti diversificati,
si ottengono due prodotti molto
simili ma differenti per densità: l’XPS
(polistirene espanso estruso) e l’EPS
(polistirene espanso sinterizzato). I
due differiscono anche nel modo in
cui vengono espansi; si usano, infatti,
diversi agenti espandenti. Mentre
l’XPS viene ancora espanso facendo
uso di propellenti che contribuiscono
alla formazione del “buco dell’ozono”,
quali i Freon (CFC – clorofluorocarburi,
HCFC – idroclorofluorocarburi),
l’EPS viene oggi prodotto
con agenti espandenti diversi dai
Freon. In particolare, viene fatto uso
dell’idrocarburo pentano in fase
gassosa. Si noti che il pentano, pur
non contribuendo alla rarefazione
dello strato di ozono, ha comunque
un impatto ambientale significativo
(si veda il paragrafo 5).
L’XPS, ottenuto per estrusione, presenta
migliori caratteristiche meccaniche
e minori prestazioni termiche,
ed ha un aspetto estetico qualitativamente
migliore.“L’estrusione, durante
la quale il polimero viene addizionato
con agenti ignifughi, enucleanti
ed espandenti, avviene in un impianto
apposito, comprendente una filiera,
da cui esce il materiale che si
espande, ed un apparato formato da
due piastre che calibrano il prodotto
e lo avviano alla zona di raffreddamento.
Il processo si conclude con le
operazioni di rifilatura laterale e di
taglio trasversale su misura. Il prodotto
estruso presenta densità non