カーコーティングの塗り重ねの効果とは｜膜厚や防汚性について

セラミックコーティングやガラスコーティングの説明の中で、
「塗り重ねることで被膜が厚くなる」「複層施工で性能が向上する」
といった表現を目にすることがあります。

塗り重ねという言葉からは、コーティング被膜が層状に積み重なり、
膜厚や耐久性、保護性能が比例して高まっていくようなイメージを持たれやすいかもしれません。

一方で、実際の施工現場や検証を重ねていくと、こうしたイメージと、実際に塗装表面で起きている現象との間には、少なからず違いがあることが見えてきます。

コーティング被膜はどのような構造で形成され、塗り重ねによって表面や断面にはどのような変化が生じるのか。また、膜厚は本当に層数に応じて増えていくものなのでしょうか。

本記事では、コーティング被膜の断面構造を示す電子顕微鏡画像や、実際に行った膜厚測定の結果をもとに、「塗り重ね施工」という工程を、前提から整理していきます。

層数や数値だけに目を向けるのではなく、塗り重ねによって何が変わり、何が変わらないのか。
その判断軸を明確にすることを目的としています。

コーティング被膜の断面と構造

カーコーティングの「塗り重ね」を正しく理解するためには、まずコーティング被膜がどのような構造で形成されているのかを把握する必要があります。

上記の画像は、イギリスのセラミックコーティングメーカー「GTECHNIQ（ジーテクニック）」の研究データを参照した走査型電子顕微鏡（SEM）によるコーティング被膜の断面画像です。
肉眼では滑らかで均一に見える塗装表面も、電子顕微鏡で拡大して観察すると、実際には無数の微細な凹凸が存在していることが分かります。
これは、どれだけ丁寧に研磨を行った場合でも避けることのできない、塗装構造そのものの特性です。
このような塗装表面にコーティングを施工すると、被膜は塗装表面と反応・結合し、1層目として確かに形成されます。
SEM断面画像からも、塗装とコーティングが異なる層として存在していることが確認できます。
ただし、この1層目の被膜は、「完全に平坦で、均一な厚みを持つ一枚の層」として形成されるわけではありません。
塗装表面の凹凸や表面エネルギーの差に影響を受けながら定着するため、実際には、コーティング被膜には細かな細孔や、密度の異なる領域が存在しており、それらが断面上では構造の違いとして可視化されています。

ただし、ここで「層が見える＝塗り重ねるほど積層して膜厚が増えていく」と解釈してしまうと、塗り重ね施工の本質を正しく捉えることができません。

次のセクションでは、この1層目の構造を前提として、なぜ2層目・3層目を施工しても被膜が層状に積層していかないのか、その物理的・化学的な理由について整理していきます。

なぜ塗り重ねても「層」として積層しないのか

前のセクションで見てきたように、コーティング被膜は1層目として確かに形成されます。
しかし、その後に2層目、3層目と塗り重ねたとしても、被膜が上方向に積み重なり、層状に成長していく構造にはなりません。その理由は、コーティング被膜の形成過程にあります。

有機溶剤による被膜の再構成

結合反応の飽和

細孔は埋まるが、積層はしない

塗り重ね施工によって起こる変化として、コーティング被膜の細かな凹部や未充填部分にコーティング剤が行き渡り、構造の均質性が高まることはあります。

これは、断面構造で見られた密度のばらつきや細孔が補完されていくイメージに近い変化です。
ただし、この変化はあくまで被膜の横方向・内部構造の均質化であり、高さ方向に層として積み上がることを意味するものではありません。

つまり、塗り重ね施工によって被膜の「網羅率」や「安定性」は向上しますが、
層数に比例して膜厚が増えていくわけではない、という構造的な前提がここにあります。

塗り重ねによって膜厚は変化するのか｜実測データから検証

ここまで見てきたように、塗り重ね施工では被膜が層状に積層していくとは限らない構造が想定されます。
では実際に、膜厚はどの程度変化するのでしょうか。

本検証では、「1層あたり約1ミクロンの被膜を形成する」と公表されているセラミックコーティングを対象に、膜厚の実測を実施しました。

測定の公平性を保つため、同一箇所を測定できるよう塗装面をマスキングで1cm四方に区切り、1層施工ごとに24時間の硬化時間を確保したうえで、塗り重ねと測定を繰り返しています。

その結果、

• 施工前の塗装膜厚 117ミクロン
• 1層施工後 117ミクロン
• 2層施工後 118ミクロン

という数値が確認されました。ただし、1ミクロンは0.001mm に相当し、膜厚計の測定誤差の範囲内と考えられます。その後、10層まで塗り重ねを行いましたが、測定値は117〜118ミクロンの範囲に収まり、層数に比例して膜厚が増加していく傾向は確認できませんでした。

また、複数種類のセラミックコーティングで同様の検証を行っても、測定値に大きな差は見られませんでした。この結果から、少なくとも膜厚という観点では、塗り重ねによって被膜が積層し、数値として明確に厚くなっていくとは言い切れないことが分かります。

塗り重ねによる効果とは｜艶、防汚性の向上

ここまで見てきたように、コーティングの塗り重ね施工によって被膜が層状に積層し、膜厚が層数に比例して増加していく、という挙動は確認できませんでした。
では、塗り重ね施工にはどのような意味があるのでしょうか。

塗り重ねによる主な変化は、被膜の「厚み」ではなく、「均質性」にあります。
1層目のコーティング被膜は、塗装表面の微細な凹凸や表面エネルギーの違いの影響を受けながら形成されるため、どうしても密度のばらつきや細かな未充填部分が残ります。
2層目以降の施工では、こうした細孔や凹部にコーティング剤が行き渡り、被膜内部の構造がより均一な状態へと近づいていきます。
この変化は、被膜が「上に積み重なる」というよりも、横方向・内部方向に整っていくイメージに近いものです。

その結果、被膜全体の網羅率が高まり、局所的な弱点が減少していきます。
こうした均質化によって、

• 塗装面の艶が向上する
• 汚れが定着しやすい凹部が減り、防汚性（汚れにくさ）が安定する
• 被膜構造が安定し、耐久性が向上する
  といった効果が期待できます。

つまり、塗り重ね施工の本質は、膜厚を増やすことではなく、被膜構造を整え、性能を安定させることにあります。
ただし、被膜表層における結合点や反応には限界があるため、塗り重ねによる効果は無制限に続くものではなく、一般的には2〜3層程度までで変化が緩やかになると考えるのが現実的でしょう。