ژلکوت (Gelcoat) یک پوشش پلیمری تخصصی است که به صورت لایه ای نازک و یکنواخت بر روی سطح قالب یا قطعه کامپوزیتی اعمال می شود و نقش حیاتی در ایجاد سطح نهایی مقاوم، زیبا و بادوام برای محصولات کامپوزیتی علی الخصوص مخزن فایبرگلاس و سایر قطعات کامپوزیتی دارد. این پوشش در مراحل ابتدایی تولید کامپوزیت به قالب افزوده می شود و پس از پخت کامل، به عنوان اولین لایه محافظتی در برابر عوامل محیطی و مکانیکی عمل می کند.
ترکیب شیمیایی ژلکوت
ژلکوت معمولاً بر پایه ی رزین های ترموست طراحی می شود و رایج ترین انواع آن عبارتند از:
- رزین پلی استر غیر اشباع: پرکاربردترین نوع ژلکوت به دلیل قیمت مناسب و سازگاری بالا با الیاف شیشه.
- رزین وینیل استر: برای مقاومت بیشتر در برابر خوردگی شیمیایی و رطوبت.
- رزین اپوکسی: با خواص مکانیکی و چسبندگی بسیار بالا، مناسب برای صنایع پیشرفته نظیر هوافضا.
- رنگدانه های مقاوم در برابر UV
- پایدارکننده های نوری و حرارتی
- فزودنی های رئولوژیکی برای کنترل ویسکوزیته
- کاتالیزور یا شتاب دهنده برای تسریع پخت
ویژگی های فنی ژلکوت
ژلکوت یک ماده چند منظوره است که همزمان چندین نقش را ایفا می کند:
- محافظت سطحی: جلوگیری از نفوذ آب، مواد شیمیایی، اشعه فرابنفش و عوامل جوی به لایه های زیرین کامپوزیت.
- افزایش زیبایی ظاهری: ایجاد سطحی براق، صاف و یکنواخت با قابلیت انتخاب رنگ متنوع.
- افزایش دوام مکانیکی: مقاومت در برابر خراش، ضربه و سایش.
- قابلیت ترمیم: در صورت بروز آسیب، سطح ژلکوت قابل سنباده زنی، پولیش و بازیابی است.
انواع ژلکوت از نظر عملکرد و ظاهر
- ژلکوت براق: مناسب برای کاربردهایی که زیبایی ظاهری اولویت دارد مانند بدنه قایق، بدنه خودرو یا قطعات تزئینی.
- ژلکوت مات: برای سطوحی که بازتاب نور کمتر مورد نیاز است مانند تجهیزات صنعتی.
- ژلکوت شفاف: جهت پوشش های حفاظتی بدون تغییر رنگ زمینه.
- ژلکوت مقاوم در برابر حرارت یا شیمیایی: حاوی افزودنی هایی برای تحمل دمای بالا یا تماس با اسید و باز.
فرآیند اعمال ژلکوت روی قطعه یا مخزن
اعمال ژلکوت فرآیندی حساس و پایه ای در تولید قطعات فایبرگلاس است که به کیفیت نهایی سطح، براقیت، مقاومت UV و دوام قطعه ارتباط مستقیم دارد. ابتدا باید قالب یا سطح کار کاملاً تمیز، خشک و عاری از گرد و غبار، چربی یا آثار واکس باشد. در صورت نیاز، از واکس جداکننده و مواد رهاساز استفاده می شود تا جدا شدن قطعه نهایی راحت تر انجام گیرد.
در مرحله بعد، ژلکوت به آرامی هم زده شده و سپس کاتالیزور طبق درصد توصیه شده تولیدکننده، معمولاً بین 1.5 تا 2%، به آن اضافه می گردد. دمای محیط باید در محدوده 20 تا 30 درجه سانتی گراد و رطوبت زیر 70% باشد. ژلکوت را می توان با پیستوله مخصوص یا در صورت لزوم با قلم مو یا غلطک اجرا کرد. ضخامت نهایی ژلکوت باید حدود 0.5 میلی متر باشد و بهتر است در دو مرحله نازک اعمال شود تا از شره کردن یا ترک خوردگی جلوگیری گردد.
پس از اعمال، باید اجازه داد ژلکوت به حالت نیمه سخت یا اصطلاحاً ژل شده برسد؛ یعنی زمانی که دیگر به انگشت نمی چسبد اما هنوز انعطاف پذیر است. در این مرحله می توان اجرای لایه های رزین و الیاف شیشه را آغاز کرد. اگر وقفه ای طولانی بین ژلکوت و لایه های بعدی ایجاد شود، باید سطح سنباده زنی و تمیز شود تا چسبندگی برقرار بماند.
این فرآیند اگر با دقت و کنترل شرایط اجرا شود، سطحی صاف، براق، مقاوم در برابر اشعه UV و بادوام در برابر ضربه و خوردگی ایجاد خواهد کرد.
مراحل پخت و سخت شدن ژلکوت
پس از اعمال ژلکوت، فرآیند پخت آغاز می شود که در آن پیوندهای عرضی بین زنجیره های پلیمری شکل می گیرد و ساختار ژلکوت از حالت مایع به جامد تبدیل می شود. این فرآیند معمولاً با افزودن کاتالیزورهایی مانند متیل اتیل کتون پراکساید تسریع می گردد. شرایط پخت بهینه:
- دمای محیط بین 20 تا 25 درجه سانتی گراد
- رطوبت نسبی کمتر از 70٪
- جلوگیری از تابش مستقیم آفتاب در مرحله اولیه پخت
عیبهای ژلکوت و روشهای برطرف کردن
- ترک خوردگی ژلکوت روی سطح سازه میتواند به یکی از دلایل ضخامت بیش ازحد یا کمتر از حد استاندارد ژلکوت، استفاده نادرست از کاتالیزور (زیاد یا کم)
و شوک حرارتی یا خمش شدید قطعه پس از پخت بوجود آید و راه حل این مشکل حفظ ضخامت بین 0.4 تا 0.6 میلی متر، تنظیم دقیق دوز کاتالیزور (1.5–2%)، کنترل دمای محیط در زمان پخت (20 تا 30 درجه) و استفاده از ژلکوت با فرمولاسیون منعطف تر (مثلاً وینیل استر) می باشد. - پوسته شدن یا جدا شدن ژلکوت می تواند بعلت آلودگی سطح قالب (چربی، گرد و غبار)، پخت ناقص ژلکوت قبل از اعمال لایه رزین یا فایبرگلاس و رطوبت بالا در محیط یا روی سطح میتواند باشد و با تمیزکاری دقیق قالب با حلال مناسب، اعمال لایه بعدی در زمان مناسب (ژلکوت نیمه سخت شده باشد، نه خشک کامل) و استفاده از دستگاه رطوبت سنج یا اتاق کنترل شده میتوان این مشکلات را برطرف نمود.
- ایجاد حباب در سطح سازه به یکی از دلایل هم زدن شدید ژلکوت و ایجاد حباب هوا، رطوبت زیاد هوا یا سطح قطعه و ضخامت بیش ازحد ژلکوت یا اعمال در چند لایه سنگین میتواند باشد و این عیب ها را با هم زدن آرام و اصولی (زیر 500 دور در دقیقه)، استفاده از تجهیزات ضد رطوبت در محیط و اعمال ژلکوت در لایه نازک و یکنواخت میتوان حل نمود.
- چسبندگی ضعیف ژلکوت به سطح به یکی از دلایل آلودگی سطح یا وجود باقی مانده قالب، تاخیر زیاد در اعمال لایه های بعدی و ژلکوت بیش از حد خشک شده پیش از اجرای رزین می تواند بوجود آید که به روشهای پاک سازی قالب با پارچه بدون پرز و حلال مناسب، اجرای لایه های بعدی در بازه زمانی مشخص (ژل نیمه خشک) و در صورت نیاز، سمباده زنی و پرایمر مجدد میتوان این مشکلات را برطرف نمود.
- زرد شدن یا تغییر رنگ ژلکوت به یکی از دلایل تابش مستقیم و مداوم نور UV، انتخاب ژلکوت ارزان یا بدون افزودنی ضد UV یا آلودگی شیمیایی یا واکنش با گازها/بخارهای صنعتی می تواند بوجود آید و این مشکل را با استفاده از ژلکوت با افزودنی ضد UV، اجرای لایه محافظ یا رنگ مقاوم یا نگهداری قطعات در سایه یا محیط ایزوله میتوان حل نمود.
- ایجاد سطح زبر، مات یا کدر بعلت استفاده نادرست از اسپری یا ابزار اعمال، آلودگی در مخلوط ژلکوت (گرد و غبار یا الیاف معلق) و دمای پایین محیط هنگام پخت خواهد بود که میتوان این مشکل را با تنظیم دقیق نازل اسپری و فشار کمپرسور، فیلتر کردن ژلکوت قبل از استفاده (در صورت امکان) و اجرای عملیات پولیش یا واکس پس از پخت حل نمود.
- جمع شدگی و انقباض سطحی بعلت ضخامت زیاد ژلکوت یا اعمال چندباره در یک ناحیه و پخت سریع یا با حرارت بیش از حد پدیدار میشود و راه حل های آن اعمال لایه یکنواخت با ضخامت کنترل شده و تنظیم دمای محیط و جلوگیری از تابش مستقیم خورشید یا بخاری صنعتی می باشد.
روش های بهبود دوام ژلکوت
برای بهبود دوام ژلکوت و جلوگیری از ترک خوردگی، پوسته شدن، زردی یا فرسایش زودرس، باید به چند عامل کلیدی در فرمولاسیون، اعمال و نگهداری توجه کرد. در ادامه، مهم ترین راهکارها به صورت تخصصی و کاربردی ارائه شده اند:
- انتخاب ژلکوت با کیفیت و متناسب با کاربرد
- از ژلکوت های ایزوفتالیک یا وینیل استر برای مقاومت شیمیایی و حرارتی بیشتر استفاده کنید.
- برای محیط های دریایی یا در معرض UV، حتماً از ژلکوت دارای افزودنی ضد UV استفاده شود.
- ضخامت مناسب هنگام اعمال
- ضخامت ایده آل ژلکوت بین 0.4 تا 0.6 میلی متر است. ضخامت کمتر موجب ترک خوردگی و ضخامت زیاد موجب ترک های انقباضی می شود.
- استفاده از گیج ضخامت سنج حین اسپری یا رول کردن توصیه می شود.
- کاتالیزور مناسب و اختلاط دقیق
- درصد مناسب کاتالیزور معمولاً 1.5 تا 2 درصد است؛ زیاد بودن آن باعث سوختن سطح و کم بودن باعث ناقص بودن پخت.
- اختلاط باید یکنواخت و بدون حباب باشد. استفاده از همزن با دور مناسب (کمتر از 500 دور در دقیقه) پیشنهاد می شود.
- جلوگیری از تماس با رطوبت و آلودگی
- رطوبت زیاد، باعث ایجاد حباب، تَرَک و کاهش چسبندگی ژلکوت به لایه های بعدی می شود.
- سطح قالب یا قطعه باید کاملاً خشک، تمیز و عاری از چربی باشد.
- استفاده از پوشش محافظ نهایی
- در برخی کاربردها، اعمال یک لایه نهایی روی ژلکوت برای افزایش مقاومت در برابر UV و خط و خش بسیار مؤثر است.
- پخت مناسب و کنترل دما
- دمای محیط هنگام پخت باید بین 20 تا 30 درجه سانتی گراد باشد.
- استفاده از اتاق های کنترل دما و رطوبت در شرایط حساس پیشنهاد می شود.
- نگهداری و مراقبت پس از تولید
- استفاده از واکس یا پوشش های نگهدارنده دوره ای برای سطوحی مثل قایق یا مخزن توصیه می شود.
- جلوگیری از قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور مستقیم آفتاب یا مواد شیمیایی خورنده.
کاربردهای صنعتی ژلکوت
- پوشش نهایی قالب های مخزن فایبرگلاس: برای ایجاد سطح صاف، براق و جلوگیری از چسبندگی رزین به قالب.
- پوشش محافظ قطعات کامپوزیتی: مثل مخازن، لوله ها، وان، جکوزی و سپتیک تانک فایبرگلاس جهت مقاومت در برابر رطوبت، UV، مواد شیمیایی و سایش.
- پوشش بدنه قایق و کشتی: برای مقاومت در برابر آب شور، خزه، نور خورشید و ضربه و حفظ زیبایی سطح بدنه.
- استفاده در ساخت قطعات ساختمانی فایبرگلاس (GRP): مثل سقف کاذب، دیوارپوش، سنگ مصنوعی، نمای فایبرگلاس و قطعات بهداشتی.
- ساخت بدنه قطعات خودرو یا موتورسیکلت فایبرگلاس: از جمله گلگیر، داشبورد، سقف و پنل های تزیینی.
- ساخت مجسمه، تابلو و سازه های تزئینی کامپوزیتی: برای دستیابی به سطح براق، زیبا و بادوام.
- پوشش داخلی وان، جکوزی و سینک های کامپوزیتی: برای ضدآب بودن، ضد لکه شدن و افزایش دوام سطح.