Что такое молекулярное сито и его функции

Согласно требованиям стандарта ГОСТ24866-99, пункт 4.2.3, в соответствии с которым изготавливают пластиковые окна добросовестные производители, каждый стеклопакет должен содержать влагопоглотитель, который будет адсорбировать влагу и предупреждать образование конденсата внутри стеклопакета. Наиболее часто для этих целей используется так называемое молекулярное сито.

Что такое молекулярное сито?

Молекулярное сито для стеклопакетов – это специальный сорбент, искусственного или естественного происхождения, использующийся для заполнения дистанционных рамок (спейсеров) при производстве стеклопакетов. Гранулы сорбента имеют на поверхности поры с одинаковым размером и формой, именно через них осуществляется выборочное поглощение из окружающей среды веществ, молекулы которого меньше диаметра пор по размеру.

Процедура адсорбции в данном случае напоминает процесс «просеивания молекул». Это и дало сорбенту название – молекулярное сито.

Диаметр ячеек имеет размерность ангстрем (Å), 1Å = 10^-10м. При изготовлении стеклопакетов применяют молекулярные сита, размер пор которых равен 3Å = 0,3 микрона, что позволяет веществу адсорбировать молекулы водяного пара, в то время как инертные газы, используемые для заполнения пространства стеклопакетов и имеющие молекулы большего размера, не могут быть поглощены.

Функции молекулярного сита

Основная функция, которую выполняет молекулярное сито – адсорбция влаги, содержащейся во внутреннем пространстве стеклопакета. Откуда она берется, ведь пластиковые окна очень герметичны?

• Часть влаги, водяных паров остается в межстекольном пространстве еще на стадии производства.

• Какими бы высокими не были показатели герметичности оконных систем ПВХ в течение длительного срока эксплуатации, водяные пары все же проникают сквозь боковые швы, микротрещины.

При низких температурах пары воды, даже если их количество мало, оседают на поверхности стекла с внутренней стороны. Образование конденсата не только портит внешний вид окна, но может привести к возникновению грибка и плесени. Молекулярные сита, располагающиеся в спейсерах между стеклами, впитывают молекулы воды, предотвращая появление конденсата.

Рекомендации по применению

Использование молекулярных сит для заполнения дистанционных рамок пластиковых окон прописаны в технологической документации и ГОСТ, где содержатся следующие требования:

1. Максимальная влагоемкость сорбента должна быть не мене 15% для любого используемого температурного диапазона.
2. Спейсеры заполняются молекулярным ситом не полностью, так как в процессе поглощения влаги его гранулы могут расширяться, для чего им требуется свободное пространство.
3. По технологическим параметрам количество адсорбента определяется типом применяемых в производстве герметиков и размерами самого стеклопакета. В любом случае оно должно составлять не меньше 50% от всего объема дистанционной рамки.
4. Диаметр гранул молекулярного сита всегда должен превышать размеры дегидрационных отверстий в рамках, чтобы оно не высыпалось внутрь стеклопакета.
5. Если стеклопакет заполняется какими-либо инертными газами, то обязательным требованием является использование молекулярного сита 3Å (с размером пор не более 0,3 микрона).

Какой вид молекулярного сита оптимален для стеклопакета?

Существует несколько видов молекулярных сит, но не все они одинаково хорошо подходят для изготовления качественного стеклопакета.
  

1. Сорбенты природного происхождения
Использование в качестве адсорбента материалов естественного происхождения аттапульгита или палыгорскита (глины) оправдано их дешевизной. В то же время они не удовлетворяют другим требованиям, предъявляемым к ним производителями. Один из важных для молекулярных сит показателей ∆Т (тест разности температур) согласно стандартам ГОСТ должен быть выше 35ºС. Однако природные материалы не могут выделять столько тепла в процессе химической реакции. Некоторые недобросовестные производители решают проблему добавлением различных химических веществ, что позволяет обеспечить температуру теста до необходимого уровня. Лабораторные испытания показали, что природные материалы способны обеспечить должную влагоемкость только при температуре выше 20ºС, а есть при снижении температурных значений ниже данного уровня, процесс адсорбции прекращается.


2. Сита содержащие CaCl₂
Полученные в процессе химического синтеза, они эффективно впитывают влагу, но столь же активно выделяют ее при нагреве. После того как температура окружающего воздуха превысит предельную величину, вода начнет испаряться, а стекла запотевать. Кроме того, CaCl2 негативно действует на алюминий, из которого изготовлена дистанционная рамка, что приводит к ее коррозии, повреждению.


3. Молекулярные сита 4Å
При производстве молекулярных сит в ходе технологического процесса первоначально синтезируют гранулы с размером ячеек 4Å. С учетом того, что диаметр молекулы воды равен 2,7 ангстрема, она будет идеально поглощаться. Однако, чтобы улучшить эксплуатационные качества пластиковых окон (снизить теплопроводность, повысить шумоизоляцию), производители предлагают стеклопакеты с заполнением инертными газами. Так, например, размер молекул аргона составляет 3,7, а азота – 3 ангстрема. То есть они также будут поглощаться адсорбентом, что неизбежно приведет к ухудшению характеристик и деформации стеклопакета (вогнутости).


4. Сита с порами 3Å

Самая высокая цена на молекулярные сита с ячейками размером 3 ангстрема. Наряду с этим они обладают и отменными характеристиками, делающими их наиболее эффективными для использования в качестве адсорбента в стеклопакетах:

• влагоемкость (тест ∆Т) при температуре в пределах -38°С – 100°С превышает 16%;
• высокая избирательность, поглощаются только молекулы водяного пара, на инертные газы воздействия не оказывается.

Стоимость обусловлена сложностью технологии производства, когда молекулярные сита цеолиты в процессе химического синтеза подвергаются реакции замещения, в результате чего поры уменьшаются от диаметра 0,4 микрона до 0,3 микрон.

Несмотря на широкое разнообразие видов адсорбентов, при изготовлении стеклопакетов могут использоваться исключительно молекулярные сита с порами 3 ангстрема. Разумеется, это удорожает процесс производства пластиковых окон. Однако их отличные эксплуатационные характеристики на протяжении всего срока службы полностью оправдывают повышение стоимости. Остальные рассмотренные варианты молекулярных сит находят использование в других узкоспециальных областях производства.