Schiuma acustica o lana minerale: il confronto acustico onesto per caso d’uso

La schiuma acustica e la lana minerale sono entrambe assorbitori porosi. Il suono penetra nei pori aperti, l’aria che oscilla sfrega contro le pareti dei pori e una parte dell’energia sonora viene convertita in calore per attrito viscoso. La grandezza di materiale decisiva è la resistività al flusso d’aria (resistenza al flusso per metro di spessore). Se si colloca nella finestra favorevole, all’incirca tra 5.000 e 50.000 Pa·s/m², il suono può entrare e viene smorzato bene. Se è troppo bassa, l’onda attraversa il materiale quasi senza smorzamento; se è troppo alta, la superficie si comporta già quasi come una parete rigida e riflette.

In Acoustic Absorbers and Diffusers, Cox e D’Antonio propongono una regola pratica: l’ottimo si trova all’incirca dove il prodotto tra spessore e resistività al flusso è dell’ordine dell’impedenza caratteristica dell’aria (ρ·c, circa 413 Pa·s/m). Per un assorbimento a banda larga con parete rigida alle spalle, la letteratura indica una finestra obiettivo da circa 800 a 2.400 Pa·s/m per il prodotto tra resistività al flusso e spessore. Ne segue direttamente che una schiuma leggera e molto aperta richiede più spessore, mentre una lana minerale più densa ottiene lo stesso effetto con meno spessore totale. Entrambi i materiali possono raggiungere la stessa classe di assorbimento, ma il percorso per arrivarci è diverso.

Importante per la scelta del materiale: la resistività al flusso cresce con la massa volumica e diminuisce all’aumentare del diametro delle fibre o dei setti. La lana minerale tra 30 e 60 kg/m³ ricade di norma nella finestra favorevole già per costruzione. La schiuma melamminica, con circa 9 kg/m³ soltanto (BASF Basotect G+, 9 ±1,5 kg/m³ secondo EN ISO 845), è molto aperta e leggera: questo porta a un assorbimento elevato alle medie e alte frequenze, ma alle basse frequenze costa spessore. Dal punto di vista acustico conta quindi soprattutto lo spessore totale disponibile per la frequenza obiettivo, molto meno il fatto che il materiale sia schiuma o lana.

Gli assorbitori porosi agiscono sulla velocità delle particelle d’aria, che davanti a una parete rigida è quasi nulla. Il primo massimo di velocità si raggiunge dove la distanza dalla parete corrisponde a un quarto della lunghezza d’onda. Proprio lì si colloca anche il primo massimo di assorbimento di un assorbitore montato a filo parete. Da qui derivano numeri precisi (c = 343 m/s): 50 mm di materiale corrispondono a λ/4 a circa 1.715 Hz, 100 mm a 858 Hz, 200 mm a 429 Hz, e per avere λ/4 a 125 Hz servirebbero circa 686 mm di materiale pieno, che in pratica nessuno installa.

Queste frequenze di soglia segnano il primo massimo di assorbimento, non l’inizio dell’effetto. Un assorbimento utile parte già più in basso, di norma da uno spessore di circa λ/8 a λ/10. In pratica significa che 50 mm lavorano in modo utile all’incirca da 800 a 1.000 Hz e raggiungono il primo massimo intorno a 1.700 Hz, 100 mm lavorano da qualche centinaio di hertz e 200 mm restano utilizzabili fin sotto i 500 Hz. Verso le basse frequenze l’effetto di qualsiasi pannello altrettanto sottile cala.

La curva secondo UNI EN ISO 354 del Basotect G+ lo mostra a titolo di esempio, anche se BASF la pubblica solo come diagramma e non come tabella di valori: 50 mm di schiuma melamminica raggiungono alle medie e alte frequenze coefficienti di assorbimento prossimi a 1,0 e calano a 125 Hz. Misure indipendenti in camera riverberante su 50 mm di schiuma melamminica si collocano a 125 Hz tipicamente tra 0,20 e 0,25. Un pannello da 25 mm entra in campo utile solo a qualche centinaio di hertz ed è di conseguenza più debole alle basse frequenze. Questo andamento vale in prima approssimazione per qualsiasi assorbitore poroso di pari spessore e resistività al flusso simile, lana minerale compresa. Il tipo di montaggio e la resistività esatta spostano però il risultato, quindi l’affermazione va intesa come approssimazione.

La leva più importante alle basse frequenze è la distanza dalla parete, molto prima della scelta del materiale. Montando l’assorbitore davanti alla parete con un’intercapedine d’aria, questo si avvicina al massimo di velocità a λ/4 e l’efficacia si sposta verso il basso. Un assorbitore da 50 mm con un’intercapedine da 50 a 100 mm batte spesso un blocco da 100 mm incollato direttamente nell’intervallo interessante tra 200 e 400 Hz. Per vere trappole per bassi sotto i 100 Hz circa servono comunque pacchetti spessi o principi risonanti aggiuntivi (risuonatori a membrana o di Helmholtz). Per la scelta tra schiuma e lana significa: chi vuole i bassi deve ragionare su spessore e intercapedine, e lì la lana minerale più densa è spesso in vantaggio per centimetro e per euro.

Qui passa la linea di demarcazione più netta. La lana di vetro e la lana di roccia sono costituite praticamente solo da fibre minerali inorganiche e raggiungono secondo EN 13501-1 la classe A1 oppure A2-s1,d0, cioè incombustibile. La regola CWFT (decisione della Commissione 96/603/CE) elenca i prodotti che valgono come A1 senza prova specifica, purché contengano al massimo l’1 per cento in massa o in volume di materiale organico distribuito in modo omogeneo; lana minerale e vetro rientrano in questo elenco. La lana di roccia ha punti di fusione oltre i 1.000 °C e non propaga il fuoco; A1 significa per definizione nessun contributo all’incendio, senza sviluppo di fumo e senza gocciolamento ardente. Attenzione alla parola chiave fibre ceramiche: le fibre ceramiche refrattarie (RCF) sono un caso a parte, sono classificate dalla IARC nel gruppo 2B e non vanno messe nello stesso insieme né sul piano del fuoco né su quello sanitario.

La schiuma melamminica raggiunge la classe B1 (difficilmente infiammabile) secondo DIN 4102-1, la classificazione antincendio tedesca, senza ritardanti di fiamma aggiunti. Il motivo è la resina melamminica termoindurente, ricca di azoto, che agisce di per sé da ritardante: in caso di incendio il materiale non fonde e non gocciola, carbonizza formando uno strato di carbone e si autoestingue. Per la classe secondo EN 13501-1, C-s2,d0 è ampiamente documentata per le schiume melamminiche, ma non compare su ogni scheda tecnica; per il Basotect G+ BASF indica in modo fermo DIN 4102-1 B1 e la EN 13501 su richiesta. Formulato in modo corretto: la B1 secondo DIN 4102-1 è certa, la C-s2,d0 secondo EN 13501-1 è tipica e va dimostrata caso per caso con il relativo rapporto di prova.

La schiuma acustica poliuretanica (PU) è il gruppo critico. La schiuma flessibile non trattata è facilmente infiammabile, brucia rapidamente, gocciola ardendo e in caso di incendio libera quantità rilevanti di gas tossici (fra gli altri CO e acido cianidrico/HCN). Con ritardanti di fiamma il PU raggiunge di norma la classe B2 (normalmente infiammabile) secondo DIN 4102, in qualità speciali la B1. La B2 corrisponde all’incirca alla classe E secondo EN 13501-1. Per superfici a vista di pareti e soffitti in ambienti pubblici o commerciali con prescrizioni antincendio la schiuma PU pura non è quindi spesso ammessa. Conseguenza pratica: se il progetto prescrive A1/A2, ogni schiuma organica esce di scena e la lana minerale è d’obbligo. Se basta la B1, la melammina è un’alternativa priva di fibre, mentre il PU va bene solo in esecuzione B1 certificata e mai per assunzione generale.

Il dibattito sulla salute segue percorsi completamente diversi per le due famiglie di materiali. Per la lana minerale si parla di fibre respirabili, per la schiuma di emissioni e usura.

Sulla questione delle fibre il quadro normativo è chiaro: nel 2002 (monografia volume 81) la IARC ha declassato la lana di vetro, di roccia e di scoria dal gruppo 2B al gruppo 3 (non classificabile quanto alla cancerogenicità per l’uomo). L’esenzione dalla classificazione come cancerogeno passa nell’UE attraverso le note Q e R del regolamento CLP (CE) n. 1272/2008: la nota Q tramite prove di biosolubilità (fra l’altro emivita delle fibre di lunghezza superiore a 20 µm inferiore a 40 giorni per somministrazione intratracheale), la nota R tramite un diametro medio geometrico delle fibre superiore a 6 µm. Il marchio di qualità tedesco RAL e la certificazione EUCEB documentano questa biosolubilità. Ciò nonostante le fibre libere irritano pelle, occhi e vie respiratorie superiori durante la lavorazione: per il taglio sono quindi abituali i dispositivi di protezione e, nelle installazioni a vista permanenti, i bordi di taglio aperti vengono praticamente sempre incapsulati con velo, film, tessuto acustico o telaio, affinché nessuna fibra finisca nell’aria dell’ambiente.

La schiuma melamminica è priva di fibre, ed è questo il suo asso in fatto di igiene. BASF certifica il Basotect secondo OEKO-TEX Standard 100 nella classe di prodotto I, la più severa (articoli a contatto con la pelle di neonati e bambini piccoli); il materiale è privo di idrocarburi alogenati e non pericoloso per le acque. L’indicazione esatta della classe per ciascuna variante va verificata sul certificato in corso di validità, perché la certificazione vale soprattutto per il Basotect bianco puro. I punti deboli sono la fragilità (il materiale si sbriciola sotto sollecitazione meccanica e attira la polvere) e l’ingiallimento ai raggi UV. La schiuma PU, a seconda della formulazione, può emettere COV e, con alcuni ritardanti di fiamma, additivi discutibili: qui vale la pena guardare i rapporti di prova sulle emissioni. Per le aree alimentari, le camere bianche e le aree sanitarie vale in linea di principio che le superfici porose aperte, schiuma o lana che siano, sono difficili da pulire. Qui si impiegano sistemi incapsulati con film denso e lavabile oppure soluzioni speciali idonee all’igiene, altrimenti la soluzione non supera l’HACCP o le GMP.

Il peso è la differenza pratica più evidente. Con circa 9 kg/m³ la schiuma melamminica pesa da un terzo a un sesto di una tipica lana minerale acustica (da 30 a 60 kg/m³). Con grandi vele acustiche, elementi sospesi liberi o montaggio a colla senza sottostruttura questo conta: la schiuma leggera si può spesso incollare direttamente, i pannelli pesanti di lana richiedono telai portanti o sospensioni.

Nella lavorazione la schiuma vince per la formabilità. La melammina si può tagliare, fresare e deformare a caldo, quindi si presta a cunei, piramidi e curve. Si sbriciola però ed è fragile. La lana minerale è più robusta come blocco, ma genera fibre al taglio e richiede dispositivi di protezione. Esteticamente la schiuma grezza (grigia, bianca) rimanda piuttosto all’estetica da studio e da locale tecnico; la lana minerale viene quasi sempre rivestita con tessuto acustico o lamiera forata e si presenta allora come quadro tessile a parete o vela acustica.

Sui costi la lana minerale è di regola più conveniente al metro quadro e per prestazione di assorbimento alle basse frequenze, perché la materia prima costa poco e i pannelli più densi rendono di più per centimetro. La schiuma melamminica costa più della lana minerale nuda, ma porta con sé assenza di fibre, peso ridotto e B1 senza oneri aggiuntivi. Le cifre in euro attendibili variano molto con lo spessore, il rivestimento e la quantità: il confronto dei costi va quindi sempre riferito alla soluzione finita e montata, non al materiale nudo. Chi calcola per sabin (area assorbita) dovrebbe confrontare spessore, intercapedine e rivestimento come pacchetto.

Invece di un vincitore assoluto, ecco l’attribuzione onesta secondo il compito costruttivo. Studio di registrazione e gamma bassa: decidono spessore e intercapedine, una lana minerale più densa (da circa 40 a 60 kg/m³) come pacchetto con intercapedine è di norma superiore alle basse frequenze e più economica; la melammina si presta a elementi leggeri e formabili per le prime riflessioni e per il soffitto, dove contano peso ed estetica.

Ufficio e open space: entrambi i materiali risolvono il compito (riverberazione, intelligibilità del parlato, per lo più da 250 Hz a 4 kHz). La lana minerale con tessuto acustico è lo standard di costo per assorbitori a parete e vele acustiche; la melammina si distingue negli elementi leggeri a soffitto incollati direttamente, senza sottostruttura. Igiene, alimentare e sanitario: assenza di fibre e pulibilità hanno la precedenza. Qui la schiuma melamminica priva di fibre è in vantaggio rispetto alla lana aperta, ma per le aree HACCP e GMP serve in più un incapsulamento denso e lavabile; le superfici porose nude sono escluse.

Prescrizione antincendio: se il regolamento edilizio richiede A1/A2 (vie di fuga e di soccorso, grandi luoghi di pubblico spettacolo, molti capannoni industriali), la lana minerale è d’obbligo e ogni schiuma esce di scena. Se basta la B1, la melammina è un’opzione priva di fibre, il PU solo in esecuzione B1 certificata. Progetto a budget: la lana minerale con rivestimento standard offre il massimo assorbimento per euro, soprattutto alle basse frequenze. Per ogni riga di questa matrice la scelta si può sostenere con dati misurati reali secondo ISO 354 per spessore e tipo di montaggio, invece che con le promesse delle schede tecniche. È esattamente a questo che serve una piattaforma dati neutrale: filtrare e confrontare i materiali in base a coefficienti di assorbimento misurati per banda di frequenza, classe di reazione al fuoco e spessore totale.