Isolanti

Bassa conducibilità termica λ

La prima caratteristica di un materiale isolante è la conducibilità termica che deve essere la più bassa possibile. Per definizione un isolante deve condurre poco calore e in fisica tecnica questa caratteristica si indica con la lettera greca λ. Al contrario dei metalli che hanno un λ elevato, gli isolanti sono tanto più di qualità tanto più λ è basso.

Alta Capacità termica

La capacità termica ci da utili indicazioni del comportamento estivo di un materiale isolante. Viene espressa in termini di calore specifico (J/KG/K) valore che indica la quantità di calore necessaria per far variare di 1°C la temperatura di 1kg del materiale considerato. Più alto è tale valore e migliore sarà il comportamento estivo del materiale.

Alta Densità ρ

La densità del materiale, che viene espressa con il simbolo greco ρ esprime il peso specifico del materiale e tanto più è elevato questo valore, tanto migliore sarà il comportamento estivo dell'isolante.

Alta traspirabilità μ

Il valore μ esprime il grado di traspirabilità di un materiale isolante, quindi il comportamento in presenza di umidità e vapore. Se questo valore è elevato significa che il materiale isolante è in grado di traspirare.

Alta resistenza al fuoco

La resistenza al fuoco di un materiale isolante è la sua capacità di resistere ad un incendio. In questo caso contano le classi europee di resistenza al fuoco che vanno da A1 ad F. Va detto che sono pochi i materiali isolanti in grado di resistere al fuoco in modo ottimale.

Buon comportamento acustico

Generalmente un buon comportamento acustico si ottiene con una bassa rigidità dinamica, cosa che riduce le frequenze di risonanza.

Gli isolanti si distinguono in varie tipologie di prodotti a seconda della natura del materiale impiegato. Per le loro caratteristiche molti prodotti hanno proprietà isolanti sia termiche che acustiche.

I pannelli di materiale sintetico sono in genere rigidi e possono avere i bordi profilati per un migliore incastro tra loro. Quelli in poliuretano possono avere le facce rivestite con fogli di cartonfeltro, bitumata o alluminata.

I materassini (ad esempio quelli sottopavimento) possono essere anch'essi rivestiti con fogli di carta, mentre i feltri sono trapuntati o fissati ad un supporto a rete sottile.

I pannelli di fibre sono ottenuti da un impasto del materiale di base (legno, vetro, roccia) con leganti di varia natura (cemento, resine etc).

I prodotti isolanti si possono classificare in base alla natura del materiale.

I materiali minerali sono:

• fibra di vetro
• lana di roccia
• vetro cellulare espanso
• perlite espansa
• vermiculite espansa
• argilla espansa

Gli isolanti vegetali sono:

• sughero
• fibra di legno
• canapa

Infine gli isolanti sintetici:

• polistirolo o polistirene espanso (EPS)
• poliuretano espanso
• polivinilcloruro espanso o PVC
• schiume di resine fenoliche espanse (PF)
• polietilene espanso (PE)
• resine ureiche espanse (UF)

I materiali isolanti si possono anche classificare in isolanti a celle aperte, quando la massa di cui sono costituiti è formata da pori o celle comunicanti tra loro. Mentre si diranno "a celle chiuse" i materiali isolanti in cui le celle non sono comunicanti. In generale tutti i materiali espansi di origine sintetica rientrano nella categoria a celle chiuse.

I materiali isolanti per edilizia si presentano in differenti configurazioni morfologiche:

• pannelli piani rigidi e semi-rigidi
• materassini flessibili
• in forma granulare, cioè di piccole sfere irregolari
• in forma di schiuma che viene proiettata allo stato fluido ed indurisce al contatto con l'aria
• in forma di fibre sfuse

Questi isolanti sono caratterizzati da un sistema di produzione che prevede la loro frantumazione e la successiva espansione provocata dalle alte temperature. Esempi di isolanti espansi sono quelli ottenuti da rocce vulcaniche (perlite espansa) ma anche l'argilla espansa (ottenuta da argilla e da scisti argillosi) oppure il vetro cellulare espanso, ottenuto da silicati.

Gli isolanti in fibra sono costituiti da fusione della materia prima e successiva filatura con vari sistemi.
Esempi di isolanti in fibra sono:

• rocce naturali, con cui si produce la lana di roccia
• vetro comune, con cui si produce la lana di vetro o fibra di vetro

Nel caso degli isolanti vegetali il sughero viene ricavato dalla corteccia della quercia da sughero, mentre il legno viene ricavato principalmente dagli alberi di abete.
Il processo produttivo dei pannelli di sughero prevede una espansione delle particelle di sughero, la formazione di blocchi ed il successivo taglio di pannelli dai blocchi. Ma il sughero può essere utilizzato anche in granuli, ad esempio nel sottotetto.

I requisiti dei materiali isolanti che vanno verificati sono fondamentalmente questi:

• la conduttività termica
• la permeabilità all'acqua
• l'assorbimento d'acqua
• la resistenza agli agenti chimici e biologici
• la resistenza meccanica
• il comportamento al fuoco
• la resistenza agli sbalzi termici

La caratteristica principale degli isolanti termici è la conduttività termica che dipende principalmente dalla massa volumica apparente (densità) del materiale ma anche dal contenuto di umidità che si verifica in condizioni di esercizio.

In generale si può osservare che quanto minori sono la permeabilità e l'assorbimento d'acqua, tanto maggiore è la garanzia che il materiale mantenga inalterate nel tempo le sue proprietà di isolamento termico.
Inoltre all'aumentare della densità del materiale aumenta anche la resistenza a compressione dell'elemento isolante.
Per i principali tipi di isolanti le norme tecniche prescrivono i valori caratteristici minimi relativi ai requisiti dimensionali (in termini di tolleranze sulle dimensioni nominali dell'elemento) e ai requisiti fisici in funzione delle densità del materiale.

Le situazioni di impiego degli isolanti termici in una abitazione si suddividono principalmente in 5 casi:

• tetto
• sottotetto
• intercapedini nelle pareti perimetrali esterne o contro terra
• cappotti termici
• solai

I materiali a struttura alveolare (fibre di vetro, lana di roccia, sughero, fibre di legno) hanno anche ottime caratteristiche acustiche e pertanto vengono impiegati per realizzare il cappotto termico o come intercapedine nelle pareti perimetrali o nei controsoffitti interni.

Gli isolanti costituiti da pannelli piani si applicano generalmente su strati di supporto rigido: piani verticali o inclinati, con fissaggio meccanico (tasselli) o chimico (collanti) per evitare lo scivolamento, mentre su piani orizzontali il fissaggio non è necessario.

In linea di massima la maggior quota di mercato degli isolanti è detenuta dai materiali sintetici, in particolare i pannelli di poliuretano e di polistirene la fanno da padroni. Anche se ultimamente, grazie anche alle agevolazioni fiscali ed ai bonus concessi in caso di interventi di isolamento, si stanno diffondendo le fibre minerali che hanno un costo più elevato.

Ma vediamo i diversi tipi di isolanti ed i loro principali utilizzi.

L'argilla espansa (λ = 0,09): è costituita da sfere di argilla cotta a 1200 °C, leggera e abbastanza resistente alla pressione, con buona resistenza al fuoco e ai parassiti; la sua porosità la rende anche un isolante acustico. È impiegata in intercapedini, massetti, pannelli prefabbricati e calcestruzzi leggeri.

La perlite espansa (λ = 0,04): è ricavata da una roccia vulcanica, frantumata e riscaldata fino a 1000°C, con conseguente rigonfiamento causato dal vapore interno agli alveoli; leggera e granulare, è usata in intercapedini, malte e intonaci isolanti.

La vermiculite espansa (λ = 0,07): è ricavata da rocce vulcaniche, frantumate e riscaldate in modo da far espandere il vapore interno; commercializzata in diverse granulometrie, è impiegata per massetti, coperture, malte e intonaci isolanti.

Il vetro cellulare (λ = 0,040): ricavato da vetro riciclato (66%), sabbia quarzosa e altri additivi, viene cotto a 1250 °C, con formazione di bolle di gas che espandono la miscela. Commercializzato in pannelli e lastre facilmente lavorabili, è impermeabile e pertanto viene impiegato in rivestimenti di esterni. La sua produzione richiede un notevole dispendio energetico.

La lana di vetro (λ = 0,035): è ottenuta da vetro miscelato a sabbia quarzosa, filato a 1400 °C; con l'aggiunta di un legante, che le conferisce la tipica colorazione gialla, può essere confezionata in feltri o materassini di vari spessori, in pannelli racchiusi da foglio di alluminio o materiale sintetico. Durevole e inattaccabile da aggressivi chimici, richiede però un alto dispendio energetico per la produzione.

La lana di roccia (λ = 0,035) è del tutto analoga alla lana di vetro, è però ricavata da una miscela di rocce (diabase, dolomite e basalto).

Il sughero (λ = 0,040): ricavato dalla corteccia della quercia da sughero, viene granulato e assemblato in fogli o pannelli; è leggero, lavorabile ed ecologico.

Canapa (λ = 0,040): dalle fibre della canapa, talvolta miste a lana di pecora, trattate con sostanze ignifughe, si ottengono materassini o pannelli, resistenti ai parassiti e con buona capacità di accumulo del calore.

La fibra di legno (λ = 0,04) si ottiene dal legno, mescolando le fibre con allume e poi comprimendo il tutto  si ottengono pannelli/materassini impiegati in ambienti interni.

Il polistirolo espanso o estruso (λ = 0,035) è un derivato dal petrolio, ridotto in pannelli o lastre è leggerissimo, lavorabile ed economico, ma la sua produzione ha un notevole impatto ambientale.

Poliuretano (λ = 0,030): ottenuto dal petrolio con processi chimici complessi a base di sostanze pericolose, è un materiale poroso, con buona rigidità di forma; può essere disponibile sotto forma di schiume per intercapedini. In caso di incendio può sprigionare sostanze tossiche.

La scelta di un isolante richiede un incontro tra il committente, il progettista/direttore dei lavori ed uno dei nostri tecnici del settore edilizia. Assieme si valutano le esigenze in base alla destinazione degli isolanti ed alle caratteristiche della casa, alle stratigrafie dell'involucro e agli obiettivi non solo termici ma anche acustici che si vogliono ottenere. Si passa all'analisi delle alternative che soddisfano le richieste e quindi all'analisi economica che considera il costo dell'isolante ed una stima dei costi di installazione/posa in opera. A quel punto conoscerai i pro ed i contro dei differenti prodotti e potrai orientarti tra i prezzi dei differenti materiali e scegliere, assieme al tuo progettista, l'isolante perfetto per casa tua.

La marcatura CE negli isolanti è fondamentale per poterli utilizzare in cantiere. Questo marchio consente di identificare la fabbrica ed essere certi che il materiale rispetti certe caratteristiche generali di produzione. La mancanza del marchio rende illegale l'utilizzo in cantiere.

Qui di seguito vediamo una etichetta CE di un materiale isolante e spieghiamo come si legge.

In alto a destra dell'etichetta ci sarà il nome del produttore (Rockwool) sotto al quale viene messo il nome del prodotto (ad esempio "Frontrock Max E"), poi lo spessore nominale del prodotto (ad esempio 100 mm. ), la classe di reazione al fuoco (nell'esempio A1) e quindi la conducibilità termica λ dichiarata dal produttore (nell'esempio 0,036).

In basso a destra vediamo giorno mese e anno di produzione.