POLIURETANO ESPANSO RIGIDO Linee guida per la corretta applicazione in opera: SPRUZZO COLATA 2 ANPE Associazione Nazionale Poliuretano Espanso rigido Corso Palladio, 155 - 36100 Vicenza www.poliuretano.it © 2011 Versione 1.0 Finito di stampare settembre 2011 - Tutti i diritti di riproduzione, anche parziale, sono riservati Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 3 Sommario 1. Premessa 2. Il poliuretano espanso rigido applicato in opera 3. Le principali caratteristiche 4. Aspetti normativi 5. Garanzia di qualità 6. Controllo Qualità dei sistemi 7. Controllo Qualità dell’applicazione 8. Le principali applicazioni Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 4 Premessa Il poliuretano espanso rigido applicato in opera, o “in situ” secondo la dicitura delle norme tecniche, rappresenta una delle soluzioni più efficaci e versatili ai problemi di isolamento termico delle strutture edilizie e di molti manufatti. Grazie alle capacità della schiuma poliuretanica di conformarsi perfettamente ai volumi e alle superfici da isolare e di aderire stabilmente a qualsiasi tipologia di supporto, le tecnologie di applicazione in opera offrono interessanti vantaggi in termini di garanzia di continuità dello strato isolante, rapidità ed econo- micità dell’intervento, limitazione degli impatti ambientali. Nonostante queste eccellenti caratteristiche, la diffusione delle applicazioni di schiuma poliuretanica in situ, nel mercato mondiale dell’isolamento termico, appare molto differenziata a livello territoriale, con punte di assoluta rilevanza negli Stati Uniti, in Spagna, in Inghilterra, ecc., ma con presenze disomoge- nee e percentualmente non rilevanti in molti altri mercati. Le cause di questa diffusione a macchia di leopardo, riscontrabile anche nel mercato italiano, vanno ricercate non solo nelle diverse pratiche costruttive e condizioni climatiche, che certo contribuiscono a determinare le potenzialità di sviluppo del settore, ma anche nella non omogenea presenza sul territorio di imprese applicatrici che con impegno e professionalità contribuiscono a far conoscere a progettisti e committenti le potenzialità del prodotto e a dimostrare, con i buoni risultati dei lavori eseguiti, la sua praticità e l’affidabilità in termini di efficacia isolante e di durata nel tempo. Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 5 Per le applicazioni in opera, come del resto per tanti altri componenti e prodotti edilizi che si realizzano direttamente in cantiere, la qualità complessiva si ottiene grazie al contributo della qualità delle materie prime utilizzate, della loro corrispondenza alle esigenze specifiche del contesto, della capacità dell’ap- plicatore di realizzare correttamente l’intervento. Un lavoro di squadra quindi, che richiede un flusso di informazioni tecniche e la condivisione di regole e procedure di controllo che a tutt’oggi vengono gestite, liberamente, all’interno del rapporto di collabora- zione che si instaura tra società fornitrice dei sistemi poliuretanici ed impresa applicatrice. Il limite di questa organizzazione è che avviene, attualmente, in assenza di un quadro normativo, speci- fico per queste applicazioni, che stabilisca i tempi e le modalità di scambio delle informazioni e le proce- dure di controllo che devono essere svolte dai diversi soggetti che determinano la qualità complessiva dell’intervento. Ne deriva una oggettiva difficoltà a trasferire al mercato le fasi e i contenuti del processo di controllo sul prodotto e la conseguente impossibilità per progettisti e committenti di individuare, su basi più certe di quelle offerte da singoli rapporti di prova, l’impresa applicatrice che si contraddistingue per le maggiori garanzia di tutela dello standard qualitativo. É sulla base di queste considerazioni che il Grup- po di Lavoro Applicazioni In Opera, costituito all’in- terno di ANPE, ha ritenuto necessario elaborare queste Linee Guida per la corretta applicazione delle schiume poliuretaniche, con lo scopo di standardizzare le procedure di controllo e di con- dividere i modelli di dichiarazione delle prestazioni tecniche delle applicazioni che verranno rilasciati ai Committenti al termine dei lavori. Questo impegno, indispensabile per la tutela dei consumatori e dell’immagine del prodotto, è fi- nalizzato inoltre alla istituzione di un marchio di controllo qualità gestito e sorvegliato da un Ente Terzo. Le regole stabilite nelle presenti Linee Guida han- no anche il compito di anticipare, nella gran parte dei loro contenuti tecnici, l’emanazione di norme armonizzate europee specifiche per il settore del- le quali, ad oggi, non è ancora possibile prevedere i tempi di pubblicazione. Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 6 Il poliuretano espanso rigido I poliuretani, la cui scoperta risale al 1937 e si deve alle ricerche del chimico tedesco, prof. Otto Bayer, appartengono alla famiglia delle materie plastiche Sono ottenuti per reazione di poliaddizione tra un poli-isocianato e un poliolo; tale reazione, di tipo esotermico, risulta completa e non dà origine a prodotti secondari.  Poliuretano espanso rigido per isolamento termico in edilizia e nell’industria del freddo Modificando il tipo e la concentrazione dei com-  Poliuretano ponenti è possibile ottenere una vasta gamma di espanso flessibile poliuretani molto diversi tra loro per caratteristiche per materassi, chimiche, fisiche, prestazioni ed utilizzi. imbottiti, giocattoli, automobili, La versatilità dei poliuretani è tale che il loro uti- insonorizzanti lizzo si è diffuso rapidamente in diversi settori ed  Poliuretani compatti, oggi sono il componente principali di molti prodotti elastomeri per attrezzature indispensabili per il nostro benessere e la nostra sportive e filati sicurezza.  I due componenti liquidi e la schiuma poliuretanica originata dalla loro reazione  Applicazioni mediche e sanitarie  Poliuretani elastomeri per filati Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 7 188 mm U = 0,25 W/m2K 172 mm 152 mm 144 mm 140 mm 130 mm 120 mm 112 mm o o Poliuretano a spruzzdensità > 30 <50 Poliuretano a spruzzdensità > 50 Polistirene espanso con grafite Polistirene espanso Polistirene estruso Lana di roccia Sughero biondo Lana di legno  Spessori di materiali isolanti necessari ad ottenere una trasmittanza pari a 0,25 W/m2K. I valori di conducibilità termica stabilizzata dei poliuretani sono riferiti alle diverse tipologie disponibili. I valori riportati per gli altri materiali sono desunti da database e schede tecniche di diversi produttori. Il poliuretano espanso rigido, utilizzato come iso- ¨ l’assenza di ponti termici lante termico in edilizia e in molti settori industriali, ¨ la compatibilità con la salute dell’uomo è, grazie alla sua struttura a celle chiuse, il mate- ¨ il ridotto impatto ambientale riale che, a parità di spessore, garantisce il miglio- re isolamento termico. Per le applicazioni in opera possono essere impie- Oltre al potere isolante il poliuretano garantisce gate anche schiume poliuretaniche a celle aperte altre caratteristiche determinanti per il successo che, a fronte di prestazioni di isolamento termico delle applicazioni. inferiori, rispetto a quelle a celle chiuse, offrono Tra le più significative: interessanti valori di assorbimento acustico. ¨ la durata nel tempo  La struttura a celle chiuse di una schiuma poliuretanica ¨ la leggerezza ¨ le elevate caratteristiche meccaniche ¨ la stabilità dimensionale alle alte e basse temperature ¨ l’inerzia ai più comuni agenti chimici ¨ l’ottima processabilità ¨ la caratteristica di aderire spontaneamente in fase di espansione a quasi tutti i supporti ¨ la sicurezza nell’impiego Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 8 Il poliuretano espanso rigido IN OPERA Il poliuretano espanso rigido è una delle poche materie plastiche che può essere prodotta, uti- lizzando appositi macchinari e formulazioni spe- Componente A Componente B cifiche, direttamente in cantiere con notevoli van- poliisocianato polioli formulati taggi in termini di tempi di esecuzione dei lavori, minimizzazione degli impatti ambientali dovuti al trasporto dei materiali, efficacia e continuità dell’i- solamento termico realizzato. Il poliuretano espanso rigido viene prodotto in cantiere utilizzando due diverse tecnologie che richiedono specifiche attrezzature idonee al loro utilizzo in cantiere: le macchine dosatrici ed appli- catrici sono montate su carrelli mobili, sono dotate di sistemi di termostatazione dei componenti e di tubi di alimentazione delle pistole distributrici che assicurano il mantenimento della corretta tempe- ratura. A SPRUZZO I due componenti si miscelano in modo omogeneo scontrandosi, grazie all’alta pressione dell’impian- to, all’interno di una camera di miscelazione della pistola distributrice. Immediatamente dopo la nebulizzazione sulla su- PER INIEZIONE O COLATA perficie avviene la formazione delle celle del poli- Nel caso di riempimenti di cavità, la schiuma poliu- mero che solidifica, aderendo al substrato, entro retanica può essere realizzata utilizzando appositi 10 -15 secondi. La rapidità di espansione e di so- macchinari dotati di una testa all’interno della qua- lidificazione permette di applicare il poliuretano a le i due componenti vengono miscelati ed iniettati spruzzo su superfici sia orizzontali sia verticali o quindi all’interno del manufatto o dell’intercapedi- su soffitti. ne da isolare. I tempi di polimerizzazione dei sistemi poliureta- nici per iniezione o colata sono generalmente più lunghi di quelli per le applicazioni a spruzzo. Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 9 Le principali caratteristiche Coefficiente di conducibilità termica λ Valori tipici di conducibilità termica iniziale Indica la quantità di calore che, in un’ora, attra- di schiume poliuretaniche a celle chiuse versa una superficie di un metro quadrato e di applicate a spruzzo in funzione della densità Conducibilità termica iniziale - Schiume spray spessore pari a un metro, quando la differenza di K) 0,025 temperatura tra le due facce è di un grado. m W/ Secondo gli standard internazionali si esprime in C ( 0,024 0 ° W/mK e si valuta alla temperatura media di prova 2 a e 0,023 di 10° C. al Eba’ susnoa ripsruoltpar iiel tvàa lionrseit ad i dλi mciiagslicouren smaraàte irl isauleo: ppoiù- ermica inizi 0,022 tere isolante. bilità t 0,021 I poliuretani espansi in situ offrono bassi valori di uci nd 0,02 conducibilità termica che variano in funzione di co 30 35 40 45 50 55 60 diversi parametri; i più significativi sono il tipo di densità applicata (kg/m3) struttura, a celle aperte o chiuse, la densità, la Valori tipici di conducibilità termica iniziale (λ) formulazione del sistema. di schiume poliuretaniche a celle aperte i applicate a spruzzo 25 mm Trasmittanza (U) e Resistenza (R) Termica Densità ca. 20 kg/m3 Il potere isolante di uno strato di λ= 0,038 - 0,040 W/mK un materiale di spessore definito i (“s” o “d” in metri) si esprime me- diante la trasmittanza termica (U razioni in diversi punti della superficie. in W/m2K) o la resistenza termica 2 mm (R in m2K/W). Nelle applicazioni per colata in intercapedine lo Queste si ricavano dalle relazioni: spessore viene valutato come la distanza tra le U = λ/s e R = s/λ due murature/pareti. Le schiume poliuretaniche appli- cate a spruzzo presentano una Eliminazione dei ponti termici caratteristica superficie irregolare L’applicazione di schiuma poliuretanica in opera “a buccia di arancio”; per valutare permette di realizzare, su qualsiasi superficie an- 20 mm il loro spessore medio si utilizza che irregolare, uno strato isolante continuo privo uno speciale punzone graduato di ponti termici.  esempio di (v. UNI EN 823) effettuando misu- punzone Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA 10 Coefficiente di conducibilità termica stabile nel tempo Le prestazioni isolanti del poliuretano espanso ri- inverno estate gido si modificano leggermente per un fenomeno di diffusione dell’aria ambiente all’interno delle cel- le del polimero. Al raggiungimento delle situazione di equilibrio il coefficiente di conducibilità termica 1) Invecchiamento accelerato dei campioni per si stabilizza e rimane invariato nel tempo. 175 giorni in stufa a 70°C Il fenomeno si valuta utilizzando uno dei due me- todi previsti sia dalle norme armonizzate già in vi- 2) Superamento di un test di “normalità” delle gore per le schiume poliuretaniche (UNI EN 13165 schiume e applicazione del metodo degli incre- e UNI EN 14509) sia dai progetti di norma per le menti fissi. applicazioni in situ (EN 14315 -1 e -2 - Prodotti per l’isolamento termico degli edifici Poliuretano I due metodi contemplano fattori di correzione sta- espanso rigido applicato a spruzzo e EN 14318 -1 tistica, alternative legate alla presenza o meno di e -2 - Prodotti per l’isolamento termico degli edifici rivestimenti impermeabili, agli agenti espandenti e - Poliuretano espanso rigido applicato per colata). arrotondamenti per eccesso dei risultati ottenuti. Per i poliuretani applicati in situ la determinazione Nella tabella si riportano, per gli intervalli di den- e la dichiarazione di questa caratteristica vengono sità indicati, i valori tipici di conducibilità termica effettuate dai produttori dei sistemi poliuretanici delle schiume applicate a spruzzo con una per- utilizzando uno dei seguenti metodi: centuale di celle chiuse ≥ al 90%. Valori tipici di conducibilità termica stabilizzata (λ ) delle schiume poliuretaniche applicate a spruzzo D (percentuale di celle chiuse > 90%, prive di rivestimento) Valori calcolati secondo EN 14315 e 14318 parte 1 Densità schiuma Conducibilità termica Intervallo di incrementi Conducibilità termica kg/m3 iniziale in funzione di correzione stabilizzata statistica, λ 10°C espandente e spessore λ 10 °C i D W/mK W/mK W/mK > 30 <50 0,022 - 0,024 0,006 - 0,007 0,028 - 0,031 > 50 0,023 - 0,025 0,006 - 0,007 0,029 - 0,032 Linee Guida per la corretta applicazione in opera del poliuretano espanso rigido: SPRUZZO - COLATA