Gli Isolanti e gli espansi Ureici

 I criteri di base di ogni isolante alveolare sono:

a)   Racchiudere dell'aria (o altro gas) in piccoli alveoli in modo da evitare i moti convettivi,

b) Ridurre al minimo il materiale di costruzione degli alveoli onde ridurre anche la trasmissione termica ad esso imputabile (in pratica si devono realizzare materiali alveolari a bassissima densità),

c)   Scegliere materiali da costruzione degli alveoli a bassa conducibilità termica.

Materiali alveolari naturali, se di provenienza inorganica presentano tuttavia una certa conducibilità dovuta al materiale, generalmente siliceo, che è il costituente di base (pomice, argille porose ecc.); altri di natura organica quali il sughero, le spugne, il pelo animale ecc. possono presentare gli inconvenienti della putrescibilità e di costo.

Molto bene si sono inseriti nell'isolamento edile gli alveolari sintetici dal PVC al polistirolo, ai poliuretani, alle poliolefine e, oggi, agli espansi ureici, sia per la regolarità morfologica di distribuzione degli alveoli sia per la bassa conducibilità termica dei materiali di base, sia per la resistenza nel tempo.

Gli espansi ureici emergono senza alcun dubbio oltre per i sopracitati aspetti, anche per il costo contenuto dovuto sia al materiale di base che alla tecnologia di espansione in luogo estremamente semplice e rapida.

È proprio su questo prodotto che la ditta 3GUA Energia ha basato la propria strategia di isolamento termico mediante insufflaggio.

Il principio di ottenimento della schiuma ISOFOR

Rispetto alle varie tecniche impiegate per gli altri materiali, quella per l'espansione delle resine ureiche appare completamente diversa e molto più semplice. Intanto non si impiegano per la formazione della schiuma gas particolari o vapori di sostanze chimiche complesse ma solo e soltanto aria. Altro aspetto importante è che il controllo del volume finale dell'espanso è diretto. È possibile subito misurare il volume di schiuma uscente dal generatore.

L'espanso viene iniettato già nella sua volumetria finale e non c'è pericolo che nella cavità rimangano vuoti o si generino sovrappressioni per un cattivo dosaggio dei componenti o per variazioni di temperatura o comunque per alterazioni di qualche parametro controllore di una reazione che possa avvenire in un secondo momento e fuori del diretto controllo visivo degli operatori (come ad esempio nelle schiume poliuretaniche, fenoliche ecc.).

Il principio, per gli espansi ureici è il seguente: si prepara una schiuma acquosa acida, la si miscela con una soluzione di precondensato ureico che si distribuisce sulle pareti degli alveoli e, progredendo nella reazione indurisce sotto forma di schiuma solida.

Segue una fase finale di essiccamento che avviene nel tempo e sarà più o meno rapida a seconda della porosità, temperatura e ventilazione delle pareti di contenimento dell'espanso. All'aperto avviene in poche ore, nell'intercapedine di muri può impiegare da 15 giorni a 1/2 mesi.

Conducibilità Termica (λ) e potere Coibente

Trascorso il periodo necessario per l'essiccamento, la schiuma ureica ISOFOR esercita ora nell'intercapedine tutto il suo potere coibente. Per gli espansi ureici i test di laboratorio hanno fornito valori di λ variabili tra 0,029 e 0,032 W/m°K a seconda del tipo e della densità dell’espanso. Espansi ottenuti a partire da condensati ureici in polvere (quali la resina ISOFOR) hanno fornito valori di λ più bassi rispetto a quelli di espansi ottenuti da resine ureiche in soluzione. Comunque, per essere certi di considerare valori prossimi alla realtà, è bene considerare un λ medio di 0,040 W/m°K.

In tale valore di λ è compresa, ogni eventuale irregolarità di distribuzione della schiuma quale quella dovuta a parti di mattone o di malta rimasti nell'intercapedine o a variazioni non visibili dello spessore dell'intercapedine stessa derivanti da una fabbricazione non accurata o da necessità costruttive.

Una rapida verifica con un calcolo pratico mostra tuttavia che una differenza in apparenza molto grande del λ, non comporta nell'impiego finale differenze sostanziali nel concetto costruttivo o al massimo un corrispondente aumento percentuale dello spessore previsto del coibente.

Resistenza al calore e alla fiamma

Il materiale costituente gli espansi ureici fa parte della famiglia delle resine termoindurenti e pertanto non risente delle variazioni di temperatura in un ampio intervallo.

In pratica provini di espanso sono stati sottoposti a reiterati cicli termici tra -20 e +50 °C per oltre 1 mese e non si sono verificate alterazioni né morfologiche o dimensionali né nelle caratteristiche meccaniche. Questo prova l'integrità del prodotto dopo il trattamento.

Provini sono stati portati fino a 150 °C e, a parte un parziale ritiro dovuto all'evaporazione completa dell'umidità naturalmente assorbita, non sembra che si verifichino fenomeni evidenti di degradazione.

È tuttavia consigliabile non considerare la temperatura indicata come temperatura d'esercizio anche se il prodotto, come si è detto è in grado di sopportarne il raggiungimento accidentale.

Ragionevolmente possono essere considerati i 130 °C la temperatura massima di esercizio mentre non si hanno indicazioni precise sui limiti inferiori al di sotto dei -20 °C se non per brevi permanenze a -40 °C. Già le temperature citate appaiono tuttavia limiti al di sotto dei quali è raro arrivare nelle condizioni d'impiego prevedibili per questo prodotto.

Altrettanto interessante appare il comportamento al fuoco. Sottoposto ad una fiamma diretta il prodotto carbonizza con emissione ridottissima di fumo, molto inferiore a quella dei noti materiali organici autoestinguenti. Appena allontanata la sorgente di calore, la fiamma si estingue senza alcuna propagazione. I test secondo le varie norme definiscono il prodotto “autoestinguente” (ASTM D 1692) (UL 94-FOAM). I fumi che si sviluppano nella carbonizzazione sotto fiamma viva non mostrano tossicità diversa da quelle che può sussistere nella carbonizzazione di materiale organico come ad esempio lana, pelli animali ecc.

Resistenza all’acqua e nel tempo

Prove di immersione prolungata in acqua di campioni di espanso ureico ottenuto da resine in polvere, quali la ISOFOR, a più elevato grado di condensazione hanno mostrato che molte preoccupazioni sono oltre misura. Infatti detti campioni dopo sei mesi di immersione continua hanno presentato, una volta asciugati, caratteristiche meccaniche e morfologiche praticamente invariate. Sarà interessante esaminare il fenomeno alla luce di più lunghi periodi di trattamento.

Gli Agreement Board inglesi - certificati di omologazione legalmente riconosciuti - assicurano che le schiume ureiche se ben applicate “durano quanto dura la casa”.

 Permeabilità al Vapore acqueo

La struttura delle schiume ureiche, sia che provengano da resina liquida che da resina in polvere, è tale che, per l'intercomunicazione tra cella e cella, il prodotto sia facilmente permeabile ai gas e quindi anche al vapore acqueo. Dati di letteratura e prove di laboratorio riportano una permeabilità di 0,015-0,030 g/(m.h.mmHg). Si ritiene opportuno, soprattutto nei locali ove possano verificarsi alte concentrazioni di vapore acqueo (cucina, bagni ecc.) ed esposti a nord, sia prevista l'applicazione di barriere vapore che dovranno trovarsi verso l'interno dell'abitazione e cioè dalla parte più calda nei confronti dello strato coibente. Poiché l'applicazione di tali barriere all'interno dell'intercapedine appare laboriosa è sufficiente, per i casi suddetti, prevedere l'applicazione di pitture murali a veicolo polimerico date in più mani. Ad evitare zone di condensazione, in corrispondenza dei ponti termici costituiti da pilastri, nella progettazione delle nuove costruzioni si consiglia di prevedere la continuazione dell'intercapedine, eventualmente di spessore ridotto, anche sopra detti punti critici.

 Isolamento e assorbimento Fonico

È opportuno richiamare l'attenzione sulla diversità dei termini: un materiale può essere un buon assorbitore del suono ed essere un cattivo isolante acustico.

In pratica se si deve evitare in un locale il formarsi di echi e risonanze fastidiose si dovrà provvedere al suo rivestimento con materiali in grado di “assorbire” e non riflettere il suono.

Per tale compito i materiali cellulari, a basso peso specifico a celle aperte con pareti elastiche, si comportano egregiamente. Se invece si deve isolare acusticamente un ambiente da un altro si dovranno interporre pareti ad alto peso specifico, al limite lastre di piombo, intervallate da zone cave e un materiale cellulare leggero, come generalmente qualsiasi espanso polimerico, non è in grado di assolvere da solo tale compito.

Il riempimento di una intercapedine con un espanso migliora la situazione rispetto alla sola aria ma il beneficio è di modesta entità a meno che detta intercapedine non risulti di considerevole spessore. Pertanto anche l'espanso ureico mentre si presenta come ottimo assorbente fonico, anche migliore della lana minerale soprattutto alle basse frequenze, non potrà dare risultati di grande rilievo nell'isolamento acustico tra locale e locale e tra locali e l'esterno.

Un miglioramento vi sarà, anche sensibile, ma non come ad esempio se si rivestissero le pareti con lastre a grande massa inerziale o si riempisse l'intercapedine con sabbia o addirittura con polveri metalliche. Un buon effetto di attutimento dei suoni che possono trasmettersi lungo le canalizzazioni dei servizi (tubazioni di scarico, colonne montanti ecc.) si potrà invece ottenere in virtù del forte spessore di espanso che il suono deve in questo caso attraversare,

La letteratura americana attribuisce all'espanso ureico un coefficiente di riduzione del rumore (secondo ASTM C423) pari a 0,87.

 Applicazione resina ISOFOR

L'iniezione delle schiume va eseguita secondo precise modalità che vengono indicate sia dai produttori di apparecchiature per questo tipo di isolamento, sia dalla azienda fornitrice del prodotto base. In linea di massima il procedimento di applicazione è il seguente: su una delle due pareti che formano l’intercapedine, vengono eseguiti fori di 3.2 centimetri di diametro a distanze prestabilite e a seconda dello spessore dell'intercapedine stessa, in quanto il fronte di avanzamento della schiuma ISOFOR è limitato. Ad es. per cavità di 5 - 10 cm di spessore, la superficie interessata da ogni iniezione non supera il metro quadrato per cui, in questo caso i fori dovranno essere praticati a distanza massima di un metro uno dall'altro. L'operazione di iniezione della schiuma deve avere inizio dal basso e procederà verso l'alto di foro in foro, accertandosi, a mano a mano che si va avanti, che da ciascun foro successivo fuoriesca la schiuma proveniente dal foro precedente. Il tempo di gelo previsto per la schiuma ureica e intorno a 1 - 2 minuti, per cui è opportuno non lasciare intercorrere un tempo superiore tra una iniezione e l'altra, allo scopo di assicurare la perfetta coesione tra il prodotto della iniezione precedente con quello della successiva.

Oltre all'intercapedine muraria, è possibile eseguire l’isolamento termico di sottotetti non calpestabili: l’applicazione in questo consiste nella realizzazione di un manto di adeguato spessore mediante speciale diffusore. Questo diffusore permette di erogare, dall'alto verso il basso, la schiuma ureica ISOFOR nella quantità e uniformità desiderata. E’ possibile creare delle passerelle o addirittura pavimentare il sottotetto isolato per permettere eventuali manutenzioni e/o future ispezioni.