© PST Galileo - Luglio 2013

Materiali e soluzioni innovativeper l’isolamento termico e la resistenza al fuoco

Rivestimento protettivo al fuoco per cavi elettrici Fibre e tessuti ignifughi e insolubili

L’isolamento termico ha assunto in questi ultimi anni un’importanza crescente, in quanto questo tema è profondamente legato a quello del risparmio e dell’efficienza energetica, sui cui le aziende stanno puntando molto per ridurre i costi.

Oggi quindi, più che in passato, è necessario sfruttare al massimo la tecnologia dell’isolamento, in quanto essa è l’unica che permette, in tempi brevi, di ridurre drasticamente i consumi di energia e di conseguenza le emissioni inquinanti.

L’isolamento termico riveste analoga importanza sia nelle applicazioni residenziali sia in quelle industriali.

Per quanto riguarda gli edifici civili, il mercato offre, nella scelta dei materiali, diverse opportunità: vernici speciali con una bassa conducibilità termica sono in grado di riflettere le radiazioni EM solari, limitando così l’emissione di IR e l’innalzamento della temperatura dei corpi rivestiti; negli impianti termoidraulici o per la realizzazione di pannelli di rivestimento pareti possono essere utilizzati i materiali a cambiamento di fase, sostanze in grado di immagazzinare e restituire calore creando un ambiente termicamente confortevole, senza picchi di caldo o di freddo, e prolungando il sistema di riscaldamento anche ad impianto spento.

Molto rilevante in questo settore è anche la resistenza al fuoco coniugata all’isolamento termico.

Nel mercato dei trattamenti superficiali esistono alcune soluzioni idonee per la protezione al fuoco, come rivestimenti ignifughi per la protezione di cavi elettrici e guarnizioni edili. Si tratta di un sistema efficace con certificazione sino a REI 180 per evitare la propagazione degli incendi lungo condutture elettriche o tubazioni all’interno di vaste strutture, anche aperte, come capannoni industriali, centrali elettriche, impianti petrolchimici.

Il trattamento è una vernice a base acquosa di resine termoplastiche, fibre inorganiche incombustibili e vari pigmenti ritardanti di fiamma, che non produce alogeni. E’ priva di solventi, di sostanze intumescenti e non si degrada per azione dell’umidità.

L’applicazione di questa vernice crea uno strato solido ma flessibile, che resiste all’abrasione, agli agenti atmosferici, alle radiazioni UV e alle sostanze chimiche più diffuse negli ambienti industriali.

Questo materiale è del tutto compatibile con i materiali isolanti dei cavi elettrici e non compromette la capacità di trasporto della corrente.

La protezione al fuoco svolta da questo rivestimento è dovuta alla sua forte azione ablativa; in altre parole, in presenza di elevata temperatura questa vernice subisce una degradazione chimica e fisica che sottrae energia (reazione endotermica) all’azione termica del fuoco.

Progetto realizzato con il contributo di

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Compositi a matrice ceramica per alte temperature Nitruro di alluminio

Conclusasi la reazione, sul cavo rimane uno spessore isolante incombustibile di classe zero. E’ stato verificato che con 3,5 kg/m2 di vernice la velocità di combustione dei cavi (secondo British CEGB) si riduce da 20 metri al minuto a meno di 10 cm in 40 minuti (test IEC 332-3).

Per consentire l’applicazione di questo rivestimento le superfici devono essere prive di sporcizia, polvere e olio/grassi; si deposita, senza diluizione, a spruzzo (con ugelli per liquidi ad alta densità) oppure a pennello, raggiungendo uno spessore bagnato di 2 mm circa (spessore secco 1,5 mm circa), corrispondente ad una quantità di 2,5 kg/m2.

Di simile concezione sono fibre ottenute attraverso il processo di melt-spinning di resine fenolo-aldeiche che formano una struttura reticolata tridimensionale e amorfa, simile a quelle delle resine fenoliche. Chimicamente sono costituite per il 76% da carbonio, per il 18% da ossigeno e per il 6% da idrogeno e hanno una densità pari a 1.27 g/cm³. Grazie alla loro struttura chimica sono infusibili e insolubili.

La principale caratteristica di questi materiali è il comportamento alle alte temperature: queste fibre presentano infatti elevata resistenza alla fiamma e non fondono a nessuna temperatura.

Queste fibre trovano applicazione come isolanti termici in aeroplani (come l’Airbus e il Boeing), treni, navi e auto da competizione; come barriera al fuoco e a sostanze chimiche in prodotti per la sicurezza; come protezione contro il freddo nelle zone artiche e all’interno di stanze frigorifere; come rinforzo per la realizzazione di compositi.

Nonostante i polimeri dimostrino scarse proprietà ad elevate temperature, sono stati creati dei tecnopolimeri, come il PEEK, con resistenza termica fino a 260°C (300°C per brevi intervalli di tempo).

Questo materiale polimerico, oltre ad essere processabile per iniezione, estrusione e compressione, trova impiego in una vasta gamma di applicazioni in settori che vanno dall’aerospaziale all’automobilistico, dal medicale all’elettrico/elettronico fino all’alimentare.

Nell’isolamento termico industriale segnaliamo i materiali ceramici a matrice composita.

Questi materiali offrono una resistenza simile a quella dei metalli, refrattarietà simile a quella delle ceramiche (oltre i 2200°C) e una densità pari ad un terzo del nichel (circa 2,5 – 2,9 kg/m3). Attualmente sono impiegati nei settori dell’automotive, aereonautico/aerospaziale ed energetico.

Sempre nel campo ceramico alcune ceramiche tecniche (AlN) presentano un’ottima resistenza ad impatto, allo shock termico e un’elevata conducibilità termica accompagnata da un’alta resistenza elettrica, ovvero due caratteristiche fisiche che generalmente non sono concordi.

Questa peculiarità consente l’applicazione in settori quali l’elettronica, come dissipatore di calore generato dai circuiti, in particolare i circuiti di potenza.

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