Isolamento XPS »L'ampia panoramica del materiale isolante

L'XPS è prodotto dallo stirene (feniletene), un idrocarburo insaturo a basso peso molecolare (monomerico), che è prodotto da una reazione chimica dell'etilbenzene e che ha buone proprietà di polimerizzazione, cioè la capacità di formare grandi molecole. Già nella prima metà del 19 ° secolo, i chimici hanno osservato che lo stirene originariamente liquido si addensava dopo un periodo di utilizzo più lungo e hanno descritto questo processo come un processo di polimerizzazione. Il materiale risultante è stato chiamato polistirolo da loro.

Panoramica storica: il polistirolo come prodotto industriale

Negli anni '20, il chimico tedesco Herrmann Staudinger - fondatore della chimica macromolecolare e vincitore del Premio Nobel - fornì le conoscenze fondamentali sulla formazione e la struttura dei polimeri, che crearono i prerequisiti per la produzione industriale di queste sostanze. Il polistirene viene prodotto industrialmente nello stabilimento IG Farben di Ludwigshafen dal 1931. La produzione di schiume rigide in polistirolo ("Styrofoam") è iniziata nel 1949. BASF detiene il brevetto tedesco per questo dal 1950 e negli Stati Uniti il gruppo Dow Chemical ha sviluppato anche uno sviluppo parallelo brevettato. Oggi il polistirolo è una delle materie plastiche standard; in termini di produzione, è al quarto posto dopo polietilene, polipropilene e PVC. Esistono molti campi di applicazione per il polistirolo: viene utilizzato, ad esempio, per l'imballaggio,come materiale isolante e per isolamento termico.

XPS ed EPS: polistirolo nell'isolamento termico

I due materiali isolanti XPS e Styrofoam / EPS sono strettamente correlati. Entrambi i materiali sono costituiti da polistirolo estrudibile e sono disponibili sul mercato come cosiddette schiume rigide. L'XPS viene prodotto per estrusione, mentre per la produzione di EPS le perle del granulato di polistirene vengono espanse e poi saldate con un processo termico.

Proprietà di isolamento termico identiche, consistenza diversa

XPS e Styrofoam / EPS hanno proprietà di isolamento termico quasi identiche, ma le loro altre proprietà del materiale sono diverse. I pannelli isolanti XPS hanno una struttura omogenea con una struttura a pori molto chiusi, che tra le altre cose si traduce nella robustezza e resistenza all'umidità di questo materiale isolante. A differenza dell'XPS, l'EPS viene utilizzato anche in qualità elastiche, ad esempio sotto forma di fogli arrotolabili e laminati, o come isolante sfuso. L'XPS ha una maggiore stabilità alla pressione e una maggiore insensibilità all'umidità rispetto all'EPS.

XPS come materiale di isolamento termico: eccellente isolamento termico, elevata capacità di carico, utilizzo flessibile

L'XPS, come l'EPS e il PUR / PIR, è ora un materiale isolante termico sintetico affermato. La sua quota di mercato è del 6% circa. Il materiale è resistente all'umidità, alla pressione e nel complesso forte. Viene comunque utilizzato principalmente dove l'isolamento termico dell'edificio deve sopportare carichi maggiori. I classici campi di applicazione sono, ad esempio, l'isolamento per tetti piani e l'isolamento perimetrale. A causa del prezzo relativamente basso, è possibile un isolamento termico economico con XPS.

Tabella 1: una panoramica delle proprietà di XPS

Conduttività termica	0,035 - 0,045 W / mK
Classe materiale da costruzione	Vecchio: B1, B2 (difficilmente o normalmente infiammabile), nuovo: E (normalmente infiammabile senza protezione antifiamma)
spessore minimo dell'isolamento secondo EnEV 2014	14 cm
Densità apparente	25-45 kg / m3
Prezzo per m2	18-30 EUR

Quali sostanze sono contenute in XPS?

Le materie prime per XPS sono petrolio greggio o gas naturale. Il polistirolo viene prodotto da questi in più passaggi. Gli elementi isolanti XPS sono costituiti per il 98% da aria e solo per il 2% da polistirene. Alla massa di estrusione vengono aggiunti anche propellenti (CO2, etanolo) e ritardanti di fiamma (esabromociclododecano, HBCD). L'isolamento XPS più vecchio può anche contenere fluorocarburi (CFC) come propellenti, ma il loro uso è ora fondamentalmente vietato dalla legislazione dell'UE.

Come viene prodotto XPS?

Per la produzione di XPS, il granulato di polistirene estrudibile viene espanso in un estrusore, pressato attraverso uno stampo a fessura e formato in fogli rigidi e duri. L'estrusione crea una pelle di schiuma liscia sulla superficie dei pannelli, che rimane su di essa o viene rimossa meccanicamente per ottenere una migliore adesione, ad esempio per intonaco o malta (7,79 € su Amazon *). Oltre ai pannelli isolanti lisci, vengono prodotti anche pannelli XPS con scanalature o altre speciali goffrature superficiali. L'estrusione crea un gran numero di piccole celle chiuse negli elementi isolanti, che garantiscono la bassa conduttività termica, l'insensibilità all'umidità e la robustezza generale di questo materiale isolante.

Come arrivano gli elementi isolanti XPS sul mercato?

XPS è disponibile sul mercato solo in forma di foglio. I pannelli isolanti XPS disponibili in commercio hanno uno spessore compreso tra 20 e 200 mm. Sono offerti con proprietà di carico differenziate. Il prezzo di XPS è compreso tra 18 e 30 euro al m2. I costi dell'isolamento termico con XPS sono leggermente superiori a quelli dell'isolamento con lana minerale (lana di roccia e vetro) o EPS, che costano da 10 a 20 o da 5 a 20 euro al m2.

Pannelli singoli, materiali da costruzione compositi, ETICS

Oltre ai singoli pannelli, vengono prodotti anche vari ETICS basati su XPS. XPS viene utilizzato qui principalmente sotto forma di materiali da costruzione compositi al fine di combinare le elevate prestazioni di isolamento termico di questo materiale isolante con le migliori capacità di protezione acustica e termica, nonché le proprietà di protezione antincendio di altri materiali. Oltre alle soluzioni di sistema, sono disponibili anche materiali compositi basati su XPS come singoli elementi in cui i cosiddetti pannelli sandwich con un'anima in XPS sono rivestiti su entrambi i lati con un altro materiale.

Produttore di pannelli isolanti XPS

I pannelli isolanti XPS sono prodotti da numerosi produttori di materiali da costruzione, aziende note includono BASF ("Styrodur"), Austrotherm, Dow Chemical e Ursa. Anche gli ETICS basati su XPS provengono da questi, ma anche da numerosi altri produttori.

Quali sono le proprietà fisiche dell'XPS?

I moderni materiali isolanti hanno una conduttività termica (? - Lambda) inferiore a 1 W / mK (watt per metro x Kelvin). Con XPS questo valore è compreso tra 0,035 - 0,045 W / mK - il polistirene estruso ha quindi solo una bassa conduttività termica e quindi eccellenti proprietà di isolamento. Le prestazioni di isolamento termico di XPS, EPS e lana minerale sono per il resto sostanzialmente identiche. Dei materiali isolanti commerciali con una conducibilità termica compresa tra 0,02 e 0,025 W / mK, solo PUR / PIR è significativamente più potente. Come con gli altri materiali isolanti sintetici EPS e PUR / PIR, le eccellenti proprietà di isolamento dell'XPS derivano dalla struttura a celle chiuse, il che significa che questi materiali hanno un'elevata resistenza termica anche a bassi spessori.

Capacità di isolamento acustico e termico ridotto

XPS ha solo proprietà di isolamento termico e acustico limitate, che possono essere ottimizzate attraverso materiali da costruzione compositi, ad esempio attraverso i cosiddetti pannelli sandwich e / o l'integrazione nei sistemi compositi di isolamento termico (ETICS).

Bassa apertura di diffusione

È vero che l'XPS è fondamentalmente un materiale isolante permeabile al vapore, con valori compresi tra 80 e 200?
Tuttavia, la resistenza alla diffusione del vapore acqueo del materiale è piuttosto elevata. Per confronto: i pannelli in silicato di calcio sono sempre utilizzati per l'isolamento termico quando si suppone che lo strato isolante determini una regolazione sostenibile dell'umidità allo stesso tempo. Hanno una resistenza alla diffusione del vapore acqueo compresa tra 5 e 20 ° C, rendendoli un materiale isolante altamente aperto alla diffusione e capillare attivo.

Sicurezza antincendio limitata

Come tutti gli altri materiali isolanti sintetici, l'XPS è fondamentalmente infiammabile. Fonde a temperature comprese tra 100 e 125 ° C, a temperature superiori a 300 ° C si decompone. Il punto di infiammabilità dello stirene risultante è di soli 31 ° C. La combustione di XPS rilascia gas tossici, comprese le diossine. XPS è resistente alla temperatura a lungo termine fino a un limite di circa 85 ° C.

Tabella 2: XPS e altri materiali di isolamento termico a confronto

Materiali isolanti	Conduttività termica (W / mK)	Spessore minimo dell'isolamento secondo EnEV (cm)	Costi per m2 (euro)
XPS	0,035-0,045	14th	18-30 EUR
Polistirolo / EPS	0,035-0,045	14th	5-20 EUR
PUR / PIR	0,02-0,025	10	10-20 EUR
Lana di vetro	0.032-0.040	14th	10-20 EUR
Tavole in silicato di calcio	0,065	20th	80 EUR

Norme DIN, classi di materiali da costruzione, EnEV

Secondo la norma UE DIN EN-13501-1, XPS è assegnato alla classe di materiale da costruzione E (normalmente infiammabile senza speciale protezione antifiamma), secondo la vecchia norma nazionale appartiene alle classi di materiali da costruzione B1 o B2 (difficilmente o normalmente infiammabile). Il coefficiente di scambio termico (valore U) di 0,24 W / (m²K) prescritto dall'ordinanza sul risparmio energetico (EnEV) 2014 è ottenuto da XPS, lana minerale ed EPS con uno spessore minimo di isolamento di 14 cm.

suggerimenti e trucchi

I pannelli isolanti XPS sono realizzati in polistirene estruso. Il materiale isolante sintetico ha eccellenti proprietà di isolamento termico, è resistente all'umidità e agli agenti atmosferici e può sopportare carichi pesanti. Al contrario, le capacità di protezione dal suono e dal calore dell'XPS sono molto basse rispetto ad altri materiali isolanti.

Campi di applicazione dell'isolamento termico con XPS

Le principali aree di applicazione dell'XPS sono le aree in cui lo strato isolante è fortemente sollecitato da influenze meccaniche, condizioni meteorologiche e umidità. Gli ambiti di applicazione di XPS sono ad esempio:

Isolamento perimetrale: l'isolamento perimetrale è una delle aree di applicazione più importanti per XPS. Sono utilizzati per l'isolamento termico delle aree a contatto con il terreno all'esterno dell'edificio - l'isolamento perimetrale è quindi una zona speciale di isolamento del seminterrato; negli edifici che non hanno un seminterrato, è realizzato come parte dell'isolamento della facciata. Sotto terra - cioè con umidità permanente e sotto forte pressione - XPS mostra i suoi vantaggi in modo ottimale. Nel caso di edifici senza seminterrato, l'isolamento XPS viene posato sotto la lastra di fondazione come parte dell'isolamento perimetrale, ad esempio. I pannelli XPS, che possono assumere funzioni di drenaggio, vengono talvolta utilizzati per l'isolamento perimetrale. Inoltre, l'isolamento perimetrale in XPS protegge la tenuta dell'edificio dai danni meccanici e soddisfa quindi i requisiti della norma DIN 18195.
Isolamento del tetto piano: l'XPS è un materiale preferito per l'isolamento del tetto piano quando l'isolamento si trova all'esterno della sigillatura del tetto, che viene quindi protetto dagli effetti meccanici e termici dal materiale isolante. Con i tetti piani verdi, XPS garantisce un isolamento termico affidabile anche con l'esposizione permanente all'umidità. Con i pannelli isolanti XPS - di solito nel contesto ETICS - è possibile eseguire anche il cosiddetto isolamento del tetto inverso, in cui l'isolamento termico viene eseguito in modo diverso rispetto ai tetti piani convenzionali sopra il rivestimento del tetto.
Isolamento del tetto: grazie al suo peso ridotto, all'insensibilità all'umidità e all'elevata resistenza alla flessione, XPS è adatto anche per l'isolamento del tetto a falde. In questa zona viene utilizzato principalmente come isolamento aggiuntivo sopra le travi. A seconda della costruzione, tale isolamento aggiuntivo potrebbe essere necessario per soddisfare in modo affidabile i requisiti dell'EnEV. Inoltre, l'isolamento del travetto esclude efficacemente la formazione di ponti termici.
Isolamento del pavimento: XPS viene utilizzato principalmente per l'isolamento del pavimento quando la struttura del pavimento deve essere pesantemente caricata. Grazie alla sua elevata resistenza alla compressione, al suo comportamento viscoplastico e alla capacità di assorbire sollecitazioni elevate a lungo termine, l'XPS è l'ideale per questo.
Sigillatura di ponti termici: nelle costruzioni in cui è probabile la formazione di ponti termici - ad esempio con soffitti in calcestruzzo i cui componenti si estendono nell'area esterna - l'isolamento XPS impedisce la formazione di ponti termici.
Materiali compositi (pannelli sandwich con anima in XPS) ed ETICS.

Vantaggi dell'isolamento termico con XPS

I vantaggi dell'isolamento termico con XPS sono:

Eccellenti proprietà di isolamento termico.
Uso economico dei materiali grazie al basso spessore minimo di isolamento.
Robustezza e resilienza: i pannelli isolanti XPS sono idrorepellenti, resistenti alle muffe o all'infestazione da parassiti e non marciscono. Sono permanentemente resistenti alla pressione e dimensionalmente stabili. Grazie alla loro consistenza viscoplastica, sono in grado di assorbire elevate sollecitazioni.
Peso ridotto: grazie al loro peso ridotto, i pannelli isolanti XPS sono adatti anche per costruzioni sensibili al peso. Consente una facile movimentazione dei pannelli durante il processo di costruzione.
Idoneità per applicazioni speciali: grazie alle sue proprietà del materiale, XPS è particolarmente adatto per applicazioni speciali.

Svantaggi dell'isolamento termico XPS

Gli svantaggi dell'isolamento termico con PUR / PIR sono:

Produzione a base di petrolio: come gli altri materiali isolanti sintetici (EPS, PUR / PIR), l'XPS ha un bilancio energetico sfavorevole rispetto ai materiali organici e minerali per l'isolamento termico. Inoltre è prodotto da risorse naturali limitate.
Proprietà di isolamento termico e acustico molto basse
Infiammabilità / sicurezza antincendio limitata.
Emissioni tossiche in caso di incendio.

Come viene elaborato XPS?

Non sono necessari strumenti speciali per lavorare gli elementi isolanti PUR / PIR. I pannelli o blocchi possono essere facilmente tagliati, forati o fresati con normali utensili in legno. A differenza di PUR / PIR, un taglio a filo caldo può essere eseguito anche con uno speciale dispositivo di taglio con XPS. I pannelli isolanti XPS possono essere fissati mediante clip, tasselli o incollaggio con adesivi speciali. Esistono anche varianti innestabili per collegare tra loro gli elementi isolanti.

Smantellamento, riciclaggio, smaltimento

Con graffe o tasselli, lo sforzo di smontaggio per l'isolamento XPS è basso, con l'incollaggio è elevato. Non è possibile riciclare i pannelli. Il corretto smaltimento dell'XPS avviene tramite incenerimento controllato o presso la discarica di materiale da costruzione.

Sicurezza sanitaria e sicurezza sul lavoro

I produttori sottolineano l'innocuità dell'isolamento XPS contro la salute, ma gli esperti ambientali e di materiali da costruzione a volte sconsigliano di utilizzarlo all'interno. Da un lato l'XPS contiene piccole quantità di stirene non polimerizzato, che viene inizialmente rilasciato nell'ambiente e può essere nocivo per la salute, dall'altro l'HBCD ritardante di fiamma ha proprietà tossiche e bioaccumulanti (che si accumulano nell'organismo). Durante l'elaborazione di XPS, potrebbe esserci esposizione a stirene e polvere fine. Le norme di sicurezza sul lavoro come indossare una maschera per la respirazione devono pertanto essere rigorosamente osservate, soprattutto quando si tratta di questo materiale regolarmente e professionalmente.