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Innovative multi-functional Vacuum-Insulation-Panels (VIPs) for use in the building sector

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Spremere al massimo l’involucro dei pannelli isolanti sottovuoto

Un consorzio europeo ha sperimentato nuovi materiali, lavorazioni e qualcosa di simile a un «cartone per la pizza» per creare un migliore isolamento da impiegare nelle applicazioni domestiche e industriali.

Energia

I pannelli isolanti sottovuoto (VIP) sono un tipo di isolamento termico creato avvolgendo un materiale con nucleo a bassa densità in un involucro di alluminio, e rimuovendo l’aria. I VIP sono utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni isolanti, tra cui frigoriferi e congelatori domestici, container marittimi refrigerati ed edifici. Rispetto ai tradizionali materiali isolanti come il poliuretano, i VIP sono più sottili e leggeri a parità di potere isolante. Il progetto INNOVIP, finanziato dall’UE, ha cercato di sviluppare questa tecnologia per rendere questi pannelli più economici ed efficienti.

Una polvere a bassa densità

Solitamente, il nucleo di un VIP è in perlite o in fibra di silicio, rinforzato con fibre di supporto e poi pressato in forma. «Utilizziamo materiali microporosi, perché un materiale è un isolante molto efficace se ha pori molto piccoli», spiega Christoph Sprengard, coordinatore del progetto INNOVIP. «Purtroppo, questo materiale a pori molto piccoli è piuttosto costoso». Lavorando all’istituto FIW München, Sprengard ha guidato un consorzio di 13 gruppi industriali e di ricerca in tutta Europa per sviluppare nuove innovazioni nei VIP. È stato sviluppato un nuovo riempimento del nucleo senza fibre di supporto, che offre la stessa resistenza termica ad un prezzo inferiore. «Con la sola polvere, il VIP si comporta meglio, ma non si può pressare in un pannello», dice Sprengard. «Così abbiamo sostituito il pannello compresso con un nuovo approccio». Sprengard e i suoi colleghi hanno modificato il processo di produzione passando dall’utilizzo di un nucleo rigido compresso ad una polvere sciolta nell’involucro. Sfortunatamente, questo metodo aveva uno svantaggio fondamentale: la polvere, non essendo compressa, non formava spigoli vivi.

La soluzione del cartone della pizza

Una forma rettangolare è fondamentale nelle applicazioni edilizie, dove i VIP devono conformarsi allo spazio che si sta costruendo. Il team ha cercato di formare dei bordi iniettando del poliuretano nell’involucro, ma questa opzione si è rivelata troppo difficile e costosa. Il team ha invece escogitato un approccio da «cartone della pizza», inserendo il materiale di riempimento a bassa densità in una scatola di cartone che poi è finita dentro l’involucro. Un secondo elemento del processo di innovazione è stato il miglioramento della struttura dell’involucro, con tre principali effetti: ridurre il costo complessivo di produzione dei VIP, ridurre l’effetto ponte termico e la permeazione dell’aria e dell’umidità attraverso l’involucro nel tempo, migliorare la qualità di isolamento. Anche gli strati di copertura sono stati irrigiditi per fornire un maggiore supporto strutturale al VIP e renderlo più facile da maneggiare, utilizzando materiali come polistirolo espanso, cartongesso e poliuretano, a seconda dell’applicazione prevista.

Tensioattivi multifunzionali

Infine, il gruppo ha sviluppato funzionalità aggiuntive sotto forma di nano-rivestimenti che possono essere applicati ai prodotti. I diversi rivestimenti servono a migliorare diversi elementi delle prestazioni, come la ridotta infiammabilità o le proprietà antibatteriche. Il lavoro è stato sostenuto dal programma Orizzonte 2020. «È stata una grande opportunità che ha dato modo di sviluppare ulteriormente le idee e generarne di nuove», aggiunge Sprengard. «Le tecnologie che abbiamo sviluppato saranno presto sul mercato in svariati prodotti e alcuni aspetti sono già stati commercializzati» conclude.

Parole chiave

INNOVIP, sottovuoto, isolamento, VIP, foglio di alluminio, termico, pizza, riempimento, pori, densità, microporoso

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