L'isolamento termico nel settore edile e industriale richiede soluzioni tecniche efficaci, capaci di garantire comfort abitativo ed efficienza energetica. Tra i materiali più performanti emerge il poliuretano espanso, apprezzato per le sue eccellenti proprietà isolanti. Una delle caratteristiche principali del poliuretano è il suo basso coefficiente di conducibilità termica, che lo rende uno degli isolanti termici più efficaci sul mercato.
Per valutare l'impatto sulla classe energetica dovuto all'impiego del poliuretano espanso come isolante, può essere utile un software termotecnico con progettazione 3D, che integra la possibilità di verificare il rispetto dei requisiti minimi previsti dalla normativa, di verificare il rischio della formazione di muffa e condensa interstiziale, di effettuare diagnosi energetiche, di generare analisi economiche e confrontare diversi scenari di intervento per individuare la soluzione ideale per il tuo progetto.
Cos'è il Poliuretano Espanso
Il poliuretano è un polimero reticolato termoindurente prodotto dalla reazione tra due componenti principali: un di-isocianato e un poliolo. Questa reazione avviene in presenza di catalizzatori che accelerano il processo chimico e di altri additivi, come tensioattivi, ritardanti di fiamma e agenti espandenti, che conferiscono al materiale le caratteristiche desiderate. Il poliuretano è un materiale altamente versatile, in grado di dare origine a un'ampia varietà di prodotti con proprietà e applicazioni diversificate. Molti oggetti essenziali per il comfort e la qualità della vita quotidiana derivano dai materiali appartenenti alla famiglia dei poliuretani.
Principali Applicazioni dei Poliuretani
I poliuretani trovano impiego in svariati settori, grazie alla loro versatilità e alle loro proprietà specifiche. Di seguito, una panoramica delle principali categorie di poliuretani e dei relativi utilizzi:
- Poliuretano espanso rigido: Utilizzato per le sue eccellenti proprietà isolanti e strutturali, viene impiegato principalmente nell'isolamento termico per l'edilizia, nella refrigerazione industriale, commerciale e domestica, nei trasporti a temperatura controllata e negli impianti aeraulici.
- Poliuretano espanso rigido strutturale: Si distingue per la sua robustezza e viene utilizzato principalmente nel settore dell'arredamento e nella nautica.
- Poliuretano espanso flessibile: Caratterizzato da elasticità e comfort, risulta ideale per la produzione di materassi, strutture per arredamento, componenti per il settore automobilistico, abbigliamento e giocattoli.
- Poliuretano espanso semirigido: Offre una combinazione di flessibilità e resistenza, proprietà che lo rendono adatto a dispositivi di sicurezza e componenti per l'industria automobilistica (come volanti, cruscotti e poggiatesta).
- Poliuretano espanso compatto: Apprezzato per la sua resistenza e durabilità, trova applicazione nella produzione di suole per calzature, articoli sportivi, filati tecnici, piste di atletica e sistemi di impermeabilizzazione.
Il poliuretano viene, inoltre, impiegato nella realizzazione di vernici e adesivi, per la sua capacità di aderire a diverse superfici e resistere all'usura, e nel settore medico-sanitario, dove viene utilizzato per la produzione di valvole cardiache, protesi, tubi per emodialisi, guanti chirurgici, sacche per sangue, profilattici e cuori artificiali.
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Poliuretano Espanso: Le Tipologie
A seconda delle formulazioni adottate e delle condizioni di processo, le schiume poliuretaniche possono essere realizzate in diverse tipologie:
- PUR (poliuretani tradizionali): Caratterizzati dalla prevalenza di legami uretanici nella loro struttura chimica.
- PIR (poliisocianurati): Nei quali si forma il trimero dell'isocianato, conferendo al materiale una maggiore resistenza termica e chimica.
- PUR/PIR: Soluzioni ibride che combinano le caratteristiche di entrambe le varianti, offrendo proprietà intermedie.
L'applicazione dei poliuretani può avvenire in diverse modalità: sotto forma di blocchi, pannelli con rivestimenti flessibili o rigidi, oppure semilavorati liquidi che vengono espansi direttamente in loco (ad esempio mediante spruzzatura).
I pannelli PUR sono tendenzialmente più economici e flessibili e risultano ideali per isolare tetti, soffitte e pareti in edifici residenziali. I pannelli PIR, invece, godono di una maggiore resistenza al fuoco e migliori prestazioni isolanti, cosa che li rende più adatti ad impieghi specifici, come l'isolamento di edifici industriali, commerciali o ove sia prevista una protezione speciale per le alte temperature. Il PIR è anche la soluzione comunemente scelta per l'isolamento di tetti piani, dove c'è un maggiore rischio maggiore di riscaldamento della superficie.
Pannelli in Poliuretano Espanso Rigido con Rivestimenti Flessibili
Questi pannelli sono disponibili in diversi spessori e con una varietà di rivestimenti, sia organici (ad esempio carta, cartone e materiali bitumati) che inorganici (come fogli sottili di alluminio o fibre minerali) o multistrati.
La scelta del rivestimento è dettata dalle specifiche esigenze applicative, quali:
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- Isolamento termico di pareti.
- Isolamento termico di pavimenti e coperture.
- Costruzione di condotte per sistemi HVAC.
Pannelli in Poliuretano Espanso Rigido con Rivestimenti Rigidi
I pannelli con rivestimenti metallici, comunemente noti come pannelli sandwich, vengono prodotti prevalentemente in impianti continui. Per applicazioni che richiedono pannelli curvi, geometrie complesse o spessori elevati, si ricorre a processi produttivi in discontinuo.
Blocchi in Poliuretano Espanso Rigido
Questi blocchi possono essere realizzati sia con impianti in continuo che con tecnologie in discontinuo, utilizzando stampi dedicati, noti come blocchiere. Il prodotto ottenuto è costituito da parallelepipedi di schiuma poliuretanica che, dopo un adeguato periodo di stagionatura, vengono tagliati in lastre di spessori variabili o lavorati con pantografi per creare forme complesse.
Poliuretano Espanso Rigido: Marcatura CE e UNI EN 13165
Per i prodotti di poliuretano espanso rigido (PU) ottenuti in fabbrica, con o senza finiture superficiali o verniciature, che sono utilizzati per l'isolamento termico degli edifici la normativa di riferimento è la UNI EN 13165.
Tale norma indica le caratteristiche tecniche richieste per il prodotto e comprende procedimenti di prova, valutazione di conformità e criteri di marcatura ed etichettatura. La norma non tratta, invece, i prodotti, con una resistenza termica dichiarata minore di 0,25 m2 · K/W o una conduttività termica dichiarata maggiore di 0,060 W/(m · K) a 10 °C.
La marcatura CE è indispensabile per la libera circolazione dei prodotti nel mercato europeo. Essa obbliga i produttori a mantenere un controllo costante sui processi produttivi e a comunicare in modo trasparente le caratteristiche tecniche dei propri prodotti, in conformità con le norme armonizzate. Nel caso dei pannelli in poliuretano con rivestimenti flessibili, la marcatura CE è obbligatoria, ma non indica il rispetto di standard prestazionali specifici né rappresenta un marchio di qualità, differenziandosi da quest'ultimo per finalità e significato.
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Conformità del Poliuretano Espanso ai Criteri Ambientali Minimi (CAM)
I materiali isolanti utilizzati per l'involucro edilizio devono possedere la marcatura CE, garantita da norme armonizzate o da un ETA (European Technical Assessment). Questa certificazione prevede la Dichiarazione di Prestazione (DoP), in cui sono specificati valori di conduttività termica (λD) o resistenza termica (RD). Durante un periodo transitorio, è consentito l'uso di materiali in attesa di ETA, previa documentazione del progresso della procedura.
Gli isolanti devono rispettare anche il Regolamento REACH, escludendo sostanze estremamente preoccupanti (SVHC) oltre lo 0,1% del peso, nonché evitare agenti espandenti dannosi per l'ozono (come HCFC) e catalizzatori al piombo. Per i prodotti in polistirene espandibile, gli agenti espandenti non devono superare il 6% del peso. Inoltre, gli isolanti in lana minerale devono conformarsi alle Note Q o R del Regolamento CLP per garantire la sicurezza chimica.
Per alcuni materiali isolanti, come il poliuretano espanso rigido, si aggiunge la verifica di un ulteriore requisito. In particolare deve essere garantita una percentuale minima di contenuto riciclato (2%) ovvero recuperato o di sottoprodotti ivi indicate, misurate sul peso, come somma delle tre frazioni (come specificato nelle normative sui CAM). Questo aspetto è fondamentale per assicurare la sostenibilità ambientale dei prodotti impiegati.
Caratteristiche Tecniche del Poliuretano Espanso
Una delle principali qualità del poliuretano espanso rigido è la sua eccezionale capacità isolante, cosa che, unitamente al suo costo contenuto, lo rendono una scelta ideale per l'isolamento termico degli edifici.
Un'altra caratteristica distintiva è la leggerezza del materiale. La schiuma poliuretanica è, infatti, composta in volume per il 97% da fase gassosa e per il 3% da polimero solido, una combinazione che assicura eccellenti proprietà termiche e una densità operativa contenuta (tra 30 e 40 kg/m³). Nonostante la leggerezza, il poliuretano espanso rigido dimostra una notevole resistenza ai carichi, sia statici che dinamici, motivo per cui viene largamente impiegato in pavimentazioni e coperture carrabili.
La durata del poliuretano espanso rigido supera i 50 anni, grazie alla sua struttura a celle chiuse. Questa conformazione lo rende altamente impermeabile all'umidità, al vapore e all'acqua, contribuendo alla conservazione delle sue proprietà isolanti nel tempo.
Inoltre, grazie alla sua natura termoindurente, il poliuretano espanso rigido è in grado di resistere a temperature estreme. I pannelli isolanti mantengono le loro performance operative in un intervallo compreso tra -40/-30 °C e +90/100 °C, rendendoli adatti a una vasta gamma di applicazioni, sia in climi rigidi che in ambienti ad alte temperature.
Un ulteriore vantaggio è la resistenza del poliuretano espanso rigido alle sostanze chimiche comunemente utilizzate in edilizia. I poliuretani sono, inoltre, immuni all'attacco di agenti biologici e non favoriscono la formazione di condensa e muffa, contribuendo così alla salubrità degli ambienti in cui è impiegata.
Tutte queste proprietà rendono il poliuretano espanso rigido una scelta strategica e versatile per le moderne esigenze di isolamento termico.
Conducibilità Termica del Poliuretano
La conducibilità termica dei poliuretani si attesta in media tra 0,022 e 0,035 W/mK, valore che dipende dalla tipologia di schiuma e dal rivestimento utilizzato. Grazie alla sua ottima capacità isolante il poliuretano assicura, a parità di spessore, un isolamento termico superiore rispetto ad altri materiali tradizionali e consente di ottenere alti livelli di efficienza energetica senza compromettere lo spazio disponibile, rendendolo ideale per numerose applicazioni in edilizia.
Reazione al Fuoco dei Prodotti Isolanti in Poliuretano Espanso Rigido
I sistemi di isolamento termico realizzati con pannelli in poliuretano espanso rigido sono conformi ai regolamenti relativi alla sicurezza antincendio per edifici soggetti a normativa di prevenzione incendi.
I prodotti in poliuretano espanso, certificati con marcatura CE, dichiarano le proprie prestazioni di reazione al fuoco secondo il sistema delle EUROCLASSI, che suddivide i materiali in sette categorie rappresentate da lettere in ordine decrescente di prestazione:
- A1 e A2, riservate a materiali inorganici non combustibili.
- B, C, D, E, per materiali combustibili con differenti comportamenti alla reazione al fuoco.
- F, per materiali combustibili che non soddisfano i requisiti del test di piccola fiamma previsto per la Classe E (secondo la decisione pubblicata in GUCE il 15 marzo 2016).
Per alcune di queste classi è inoltre prevista la valutazione di parametri aggiuntivi:
- "s" (smoke), che misura lo sviluppo di fumi, classificato in tre livelli da s1 (minimo) a s3 (massimo).
- "d" (dropping), che valuta il fenomeno del gocciolamento di particelle ardenti, con livelli da d0 (assenza di gocciolamento) a d2 (massimo gocciolamento).
È opportuno sottolineare che le schiume poliuretaniche, essendo materiali termoindurenti, non presentano il fenomeno del gocciolamento durante la combustione e sono, quindi, sempre classificate con il parametro d0.
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