Isolanti a basso spessore: le resine fenoliche espanse

21/12/2022 - Lana di roccia, vetro cellulare, polistirolo (EPS), poliuretano espanso, aerogel, sono solo alcuni dei pannelli isolanti disponibili in commercio. La scelta di un materiale piuttosto che di un altro dipende da tanti fattori che devono essere sapientemente valutati in fase di progettazione.
 
Un’esigenza che spesso sorge in edilizia è quella di contenere al massimo lo spessore dell'isolante, in questo caso una soluzione capace far risparmiare spazio garantendo allo stesso ottime prestazioni è rappresentata dalle resine fenoliche espanse (PF Phenolic foam), dette anche schiume fenoliche.
 

Pannelli isolanti in resina fenolica espansa: composizione

Le resine fenoliche espanse sono ottenute dalla combinazione di resine fenoliche e agenti schiumogeni. Le resine fenoliche sono materiali termoindurenti, come le resine epossidiche, poliuretaniche o siliconiche; in quanto tali non possono essere ulteriormente fuse dopo lo stampaggio.
 
Le resine termoindurenti sono intrattabili una volta che sono state formate, con l’applicazione del calore non fondono ma subiscono un processo di degradazione, mantenendo quindi un comportamento plastico.
 
Le resine fenoliche e i suoi derivati hanno un’infiammabilità molto bassa, sono molto resistenti al creep, ovvero lo stress massimo che può essere generato in un materiale, e hanno un basso assorbimento dell’umidità.
 
Il risultato è una schiuma rigida a cellule chiuse a cui si devono tutte le proprietà del pannello.
Grazie alle quali le PF vengono utilizzate in edilizia come materiali coibenti, fonoassorbenti e termoisolanti. Sono prodotte come coppelle per la coibentazione di tubazioni nell’ambito dei sistemi HVAC e pannelli per la riqualificazione energetica dell'esistente ma anche nelle nuove costruzioni. Ideale dunque per facciate ventilate, cappotti termici e coibentazione della copertura. 
 

Resine fenoliche espanse: proprietà

Le caratteristiche di un materiale isolante sono:
- reazione al fuoco;
- isolamento;
- resistenza meccanica.
 
La resistenza al fuoco è il comportamento del materiale in caso di incendio, ed è una caratteristica imprescindibile. Il sistema di classificazione Europeo privilegia la valutazione del rilascio di calore in funzione del tempo, ponendolo come parametro principale, valutando al contempo caratteristiche quali la produzione di fumo e il gocciolamento.
 
Pertanto, i parametri che definiscono la reazione a fuoco di un materiale possono essere così sintetizzati:
 
Proprietà ignifughe:
 
Classi A1 e A2: attribuite solo a materiali inorganici non combustibili.
Classi B e C: attribuite ai materiali organici e sintetici con ottime prestazioni.
Classi D ed E: attribuite ai materiali organici e sintetici con basse prestazioni.
Classe F: attribuita ai materiali combustibili dei quali non si determina la resistenza al fuoco.
 
Produzione di fumi:
 
s1: emissione assente.
s2: quantità e velocità di emissione a media intensità.
s3: quantità e velocità di emissione ad alta intensità.
 
Gocciolamento, ovvero l’attitudine del materiale a rilasciare gocce o particelle ardenti:
d0: gocciolamento assente.
d1: gocciolamento di media intensità.
d2: gocciolamento di alta intensità.
 
Dal sito della European Phenolic Foam Association si legge che la schiuma fenolica è classificata come B s1 d0: garantisce la massima resistenza al fuoco per materiali sintetici (non alimenta le fiamme ed è in grado di auto estinguersi), senza l’emissione di fumi tossici.
 
Tra i materiali espansi a cellule chiuse, gli isolanti in resina fenolica presentano una struttura cellulare che, rispetto agli altri materiali, è estremamente fine e chiusa (>95%).
 
Grazie alla sua struttura a celle chiuse, la schiuma fenolica non è affetta da infiltrazioni d’aria ed è resistente sia all’umidità che al vapore acqueo, evitando così una possibile riduzione delle prestazioni termiche.
 
Infatti, la conducibilità termica è molto bassa. Secondo la norma europea EN 13166 la conducibilità termica tipicamente raggiunta è di:
λ = 0,023 W/m.K (spessore isolante 15-24 mm);
λ = 0,021 W/m.K (spessore isolante 25-44 mm);
λ = 0,020 W/m.K (spessore isolante ≥ 45 mm).
 
In bassi spessori le PF presentano alti valori di coibentazione termica, come altri materiali espansi, quali il Poliuretano espanso rigido (λ 0,26 circa) o l’Aerogel (λ 0,14 circa). Le resine fenoliche permettono di ridurre fino al 40% lo spessore del pannello isolante senza diminuire il potere isolante o la reazione al fuoco. Per questo sono particolarmente impiegate quando ci sono problemi di spazio e difficolta ad ispessire le pareti perimetrali.
 
Per quanto riguarda la resistenza meccanica, un pannello PF presenta una resistenza a compressione > 150 Kpa. Quindi un’ottima stabilità dimensionale, che è importante in molte applicazioni, come l’isolamento della copertura. Inoltre, anche se esposto a diverse condizioni di esercizio, il materiale mantiene nel tempo la sua forma e le sue dimensioni originali.
 
Un’ultima, ma non meno importante, caratteristica delle resine fenoliche è l'assenza di sostanze nocive quali gli CFC (cloroflurocarburi), gli HCFC (idrocloro- flurocarburi) e gli ODP (Ozone Depletion Potential) che hanno effetti dannosi sullo strato di ozono e sul riscaldamento globale.
 
Infine, si tratta di un materiale non fibroso, proprietà particolarmente rilevante per l'uso in ambienti sensibili come gli ospedali o le industrie alimentari.