Silicagel ist aus der industriellen Praxis kaum wegzudenken. Ob in der Elektronik, im Maschinenbau, in der Pharma- oder Lebensmittelbranche – überall dort, wo Feuchtigkeit kostspielige Schäden verursachen kann, ist das unscheinbare Granulat gefragt. Für Großkunden, die größere Mengen einsetzen oder in ihre Prozesse integrieren, lohnt sich ein genauer Blick auf Funktionsweise, Vorteile und Auswahlkriterien.
Was ist Silicagel?
Silicagel - auch Kieselsäure oder Kieselgel genannt - ist eine chemische Verbindung aus Silizium und Sauerstoff (Siliziumdioxid, SiO₂), die sowohl natürlich vorkommt als auch synthetisch hergestellt werden kann. Als Material ist es, chemisch stabil und inert, reagiert also nur sehr selten mit anderen Stoffen. Seine Hauptaufgabe: Feuchtigkeit aus der direkten Umgebung aufnehmen.
Es sieht auf den ersten Blick aus wie ein gewöhnliches Granulat, ist aber im Inneren hochkomplex: Unzählige feinste Poren prägen die Struktur der Perlen und schaffen eine enorme innere Oberfläche. Dadurch kann Silicagel große Mengen Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen, ohne sich dabei sichtbar zu verändern – es bleibt trocken und fest. So eignet es sich perfekt, um Luftfeuchtigkeit aus der Umgebung und z.B. Prozessgasen zu filtern und Feuchteschäden zu verhindern.
Absorption vs. Adsorption – Die Wirkweise von Silicagel.
Um die Funktionsweise von Silicagel zu verstehen, hilft die Unterscheidung zwischen zwei ähnlichen, aber verschiedenen Prozessen. Bei beiden wird Feuchtigkeit aufgenommen, aber über andere Wege:
Adsorption
= Oberflächenprozess
Die Wassermoleküle dringen nicht in das Innere der Perlen ein, sondern lagern sich nur an ihrer Oberfläche in den Poren an, wo sie dank physikalischer Wechselwirkungen festgehalten werden.
Absorption
Volumenprozess
Wassermoleküle dringen tief in das Innere des Materials ein und die Feuchtigkeit wird mit in das Volumen aufgenommen. Vergleichbar wäre ein Schwamm, der sich mit Wasser vollsaugt.
Bei Silicagel beruht die Aufnahme von Feuchtigkeit auf dem Prinzip der Adsorption. Durch die unzähligen Poren bildet sich an den Trockenperlen eine enorm große Oberfläche von bis zu 800m² pro Gramm Material, an der Wassermoleküle gebunden werden können.
Die Feuchtigkeitsaufnahme selbst erfolgt rein physikalisch (Physisorption) und ohne feste chemische Verbindungen. Silicagel (Siliziumdioxid) bildet an seiner Oberfläche Silanolgruppen, die sowohl partiell negativ geladene Sauerstoffatome als auch partiell positiv geladene Wasserstoffatome besitzen. Dank der ebenfalls polaren Struktur von Wasser (H₂O) entsteht eine starke elektrostatische Anziehung zwischen den Silanolgruppen am Silicagel und den Wassermolekülen, wodurch Feuchtigkeit besonders effektiv angezogen werden kann.
Bei engporigen Trockenperlen wird dieser Effekt zusätzlich verstärkt. Je enger die Poren sind, umso größer wird die spezifische Oberfläche. Je größer die Oberfläche ist, umso mehr Silanolgruppen stehen zur Verfügung, an denen Wasser schnell andocken kann.
1. Air contains moisture
Umgebungsluft enthält Wasserdampf – auch wenn wir ihn nicht sehen. Diese unsichtbare Feuchtigkeit kann Schaden verursachen.
PORESPHERE™ Silicagel
Trockenperlen haben eine enorm große und polare Oberfläche. Sie ziehen Wassermoleküle physikalisch an und binden sie - ganz ohne den Einsatz von Chemikalien.
Luft wird trockener
Die gebundene Feuchtigkeit bleibt an der Oberfläche des Granulat gebunden und die Luftfeuchtigkeit in der umgebenden Luft kann erfolgreich gesenkt werden.
Typische Einsatzfelder.
Die Einsatzmöglichkeiten von Silicagel sind breit gefächert. Als effektives Trockenmittel schützt es empfindliche Anlagen und Produkte zuverlässig vor erheblichen Schäden durch Feuchtigkeit, wo sonst Rost, Schimmel, Kurzschlüsse oder auch allgemein Qualitätsverluste entstehen würden. Je nach Produktspezifikationen verändern sich die Adsorptions-Charakteristiken von Silicagel und damit auch die diversen möglichen Einsatzgebiete. In großen Mengen findet man es häufig in:
- Transformatoren zum Schutz von Isolieröl
- Adsorptionstrockner in der Druckluftaufbereitung
- Rauchgastrocknung in Biogasanlagen
- Gasaufbereitung
- Lagerung/Transport von sensiblen Stoffen (Pharmaindustrie, Chemie)
- Lagerung/Transport von empfindlichen Geräten und Elektronik
- Lebensmittelindustrie
- Adsorption von Ethanol-Dämpfen in der Industrie
Vorteile gegenüber anderen Trockenmitteln.
Auf dem Markt existieren verschiedene Trockenmittel wie z.B. Calciumchlorid oder auch Molekularsiebe. Doch Silicagel hat einige Eigenschaften, die es gerade für industrielle Großkunden besonders attraktiv machen. Es zeichnet sich durch eine hohe Aufnahmekapazität aus und kann bis zu 35% Prozent seines Eigengewichts an Wasser binden. Das entspricht 350g Wasser bei 1kg Granulat. Während des gesamten Prozess bleibt es formstabil, verklumpt nicht und verliert seine Körnerstruktur nicht.
Im Vergleich zu Calciumchlorid, das sich beim Binden von Wasser teilweise verflüssigt, bietet Silicagel den Vorteil der sauberen Handhabung. Es reagiert chemisch nur in seltenen Fällen mit anderen Stoffen, ist geruchlos und ungiftig. Das macht es auch in sensiblen Branchen wie der Pharmaindustrie oder Lebensmittelbranche einsetzbar, wo auch schon kleinste Kontaminationen nicht tragbar sind.
Eine weitere Alternative sind Molekularsiebe. Da diese jedoch primär für spezielle Anwendungen konzipiert sind, die über die reine Feuchtigkeitskontrolle hinaus gehen, ist Silicagel im direkten Vergleich die deutlich günstigere Variante für Standardanwendungen, bei denen in erster Linie Feuchtigkeit adsorbiert werden soll.
Ein weiterer Vorteil ist die einfache Regenerierbarkeit. Silicagel kann durch Erhitzen im Bereich von 120-140°C wieder getrocknet und anschließend erneut verwendet werden. Damit lassen sich nachhaltig Ressourcen sparen.
Worauf beim Einsatz zu achten ist.
Auch wenn Silicagel viele Vorteile bietet, hängt seine Wirksamkeit direkt von der richtigen Anwendung ab. Ein wichtiger Punkt ist die initiale Wahl der Korngröße. Kleine Körner haben eine größere Oberfläche und nehmen Feuchtigkeit schneller auf, sind aber schneller gesättigt. Größere Körner reagieren langsamer, sind dafür aber robuster, besonders bei hohen Volumenströmen in technischen Anlagen.
Die Verpackung spielt ebenfalls eine entscheidende Rolle. Kleine Beutel wie sie oft in Schuhkartons genutzt werden müssen atmungsaktiv sein, damit die Luftfeuchtigkeit zur Adsorption ungehindert eindringen kann, gleichzeitig aber reißfest und stabil, damit das Granulat nicht austreten kann. Für technische Anwendungen gibt es Filtergehäuse oder Patronen, die in und an Geräten eingebaut werden und größere Mengen an Trockenperlen fassen können. Diese Großmengen an Schüttgut werden meist in Kanistern oder Fässern geliefert. Hier muss besonders darauf geachtet werden, dass die Behälter immer luftdicht gelagert werden, da sie sonst schon vor der eigentlichen Benutzung Feuchtigkeit aufnehmen können und in Folge nicht mehr voll einsatzfähig sind.
Auch die Umgebungsbedingungen sind relevant. Je höher die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit, desto stärker variiert die Adsorptionsleistung. In einigen Fällen empfiehlt sich der Einsatz von Indikator-Silicagel, das durch einen Farbumschlag anzeigt, wann es gesättigt ist und ausgetauscht werden muss.
Auswahlkriterien.
Unternehmen, die Silicagel in großen Mengen einkaufen, sollten bei der Auswahl nicht nur auf den Preis achten. Silicagele variieren in ihrer Porengröße, Körnung, Zusätzen wie Farbindikatoren, aber auch in der Materialzusammensetzung bei Spezialvarianten. Zusätzlich spielen auch die Umgebungsbedingungen am Einsatzort einen maßgebenden Faktor, der bei der Entscheidung zu beachten ist. Die folgende Tabelle gibt einen schnellen Überblick, wann welches Silicagel verwendet werden sollte:
A-Indikator OG
Engporiges Silicagel mit Farbindikator Orange-Grün
Niedrige Luftfeuchtigkeit
Präzise Trocknung
Visuelle Sättigungsanzeige
A-Indikator OF
Engporiges Silicagel mit Farbindikator Orange-Farblos
Niedrige Luftfeuchtigkeit
Präzise Trocknung
Visuelle Sättigungsanzeige
A-Weiss
Engporiges Silicagel Weiss
Niedrige Luftfeuchtigkeit
Präzise Trocknung
100% reines SiO₂
Makro B
Weitporiges Silicagel Typ B
Moderate-hohe Luftfeuchtigkeit
Schnelle Adsorption
Auch bei schwankenden Bedingungen
AL-W
Wasserresistentes Alumina Silicagel
Resistent gegen flüssiges Wasser
Geeignet als Schutzschicht
Gute Adsorptionseigenschaften
AL-N
Engporiges Alumina Silicagel
Niedrige Luftfeuchtigkeit
Präzise Trocknung
Extra robust durch Aluminiumoxid-Anteil
AL-H
Weitporiges Alumina Silicagel
Moderate-hohe Luftfeuchtigkeit
Schnelle Adsorption
Extra robust durch Aluminiumoxid-Anteil