コートン先生！研究の人たちって、コーティング材料をどうやって評価してるんですか？

やっぱり、塗ってみないとわからないものでしょうか？

お、いいところに気がついたね。そう、評価するには実際に塗って試してみるのが基本なんだよ。

というのも、塗工膜の機能（物性）を得るために、まず「均一な厚さで塗る」ことがとっても重要だからね。

へぇ～。厚さがバラバラだと正しく評価できないってことですね？

その通り。塗工膜の厚みが均一でないと、物性を正しく評価することができないからね。

膜の厚さによって物性が変わってくることもあるんだよ。

なるほど…。じゃあ、必要な性能が出せれば、膜はもっと薄くしてもいいってことですか？

うん。薄くてもしっかり物性が出せれば、製品の小型化や材料コストの削減につながるんだよ。だからこそ、コーティングのテストってとても大事なんだよ。

物性がちゃんと出せるかどうかで、その後の製品にも大きく影響するんですね。

でも先生、少ない材料でいくつもサンプルを作るのって大変じゃないですか？

ふふふ、そこが研究者の腕の見せどころさ。できるだけ少量で多くのサンプルを効率よく、しかも均一な膜で塗れるように、みんな工夫しているんだよ。

少ない材料で多くのサンプルを作るときってどんな道具を使うんですか？

一例として、塗工する基材（フィルムなど）をガラス板に貼って、塗工液を垂らして、ガラス棒で液を伸ばしてサンプルを作っている現場もあるよ。 けれどこれでは膜厚の調整が難しく、安定した塗工サンプルや、塗工膜厚を振ったサンプルをつくることは至難の業なんだ。

だから多くの研究現場では、より再現性の高い塗工ができる次の3つの「簡易塗工試験機」がよく使われているんだよ。

　・バーコーター

　・アプリケーター

　・スピンコーター

これは、専用の量産機を使わなくても、小型で扱いやすく、少量の材料でも手軽にテストできるという優れモノなんだ。

あっ、名前は聞いたことあります！でも、それぞれどう違うんですか？

まず塗工評価の基本ツールとしてよく使われる「バーコーター」について紹介しよう。

バーコーターは、ステンレスの芯材にステンレス製のワイヤーを巻いた塗布ツールなんだ。

使い方はシンプルで、まず基材の上に塗工液を適量垂らし、そのあとバーコーターの両端を均等に押さえて、回転させずにまっすぐ手前に引くだけだよ。

えっ、そんなに手軽なんですか？それなら私もすぐ使えそうです！

うん、慣れれば誰でも扱えるし、再現性も高いから重宝するんだ。

バーコーターを使うときのポイントは、「荷重」と「スピード」を一定に保つこと。これが膜厚を均一にするコツなんだ。

先生、バーコーターで塗工するとき膜厚ってどうやって決まるんですか？

いい質問だね。膜厚は、バーに巻いてあるワイヤーの「直径」で決まるんだ。 このワイヤーと基材の間にできる隙間の大きさ（＝断面積）を通して塗工液が流れるから、直径が太いほど膜厚も厚くなるし、細ければ薄くなる。

しかも、ワイヤーの直径と巻きのピッチは一定だから、幅方向にわたって均一な塗膜が得られるんだよ。

なるほど！でも安定してその隙間を保つのって難しそうですね…。

実はそこが大事なポイントなんだ。塗工中にワイヤーの頂点が基材にきちんと接していないと、断面積が不安定になって膜厚もバラついてしまう。

だから、基材は少しクッション性のある土台――たとえばゴムマットの上などに置くと、全体的にワイヤーが均一に接触して安定した塗工がしやすくなるんだよ。

えっ、平らなガラス板の上で塗ったほうがキレイに仕上がるのかと思ってました…！

よくある誤解だね。バーコーターで塗工する場合、平らすぎると逆に接触が安定しづらいこともあるから、適度な柔らかさが実は重要なんだ。

ワイヤーの選び方と下地の工夫で、膜厚も仕上がりもコントロールできるってことですね。

その通り！あとは塗工後に塗工液がレベリング（平滑化）されることで、狙ったウェット膜厚できれいな仕上がりになるってわけさ。

バーコーターはどんな材料に向いているんですか？

インキ、塗料やスラリーみたいな流動性のある材料に向いてるよ。膜厚は数μmから150μmくらいまで対応できるんだ。

粘度はだいたい10～1,000ｍPa・sくらいが目安だね。粘度が高すぎると塗ったあとレベリング（平滑化）しなくてワイヤーのスジが残ってしまうから注意が必要だよ。

使いやすそうだけど繊細な面もあるんですね。他にも注意することってありますか？

うん、もう一つ気をつけてほしいのが、目詰まりやワイヤーの傷なんだ。

バーコーターは細いワイヤーを密に巻き付けて溝を作っているから、その隙間に塗工液が入り込みやすくてね。特に高粘度の材料や速乾性の樹脂は、残った液がすぐに固まってしまって、取り除くのが難しくなる。

えっ…塗ったままにしておくと、ワイヤーの間で固まっちゃうんですね。

そうそう。だから、使い終わったらすぐに洗うのが基本だよ。時間が経つと、ブラシや溶剤でも落ちにくくなるし、目詰まりや傷があると狙った膜厚で塗れなくなっちゃうからね。

最近は、洗浄性がよく目詰まりしにくい、ワイヤーを巻かずに金型で溝を成型するバーコーターも普及してきているよ。

というわけで、バーコーターは手軽に使えて、再現性の高い塗工ができる便利なツールなんだ。

バーコーターって、基本のツールだけど奥が深いですね。 これだけでもいろいろ応用できそうです！

うん、まずはバーコーターを使いこなせるようになると、塗工の基礎がしっかり身につくよ。

でも、材料や目的によっては別のツールを使ったほうがいい場面もあるんだ。 高粘度で厚膜を狙う「アプリケーター」、より薄膜を塗りたい場合の「スピンコーター」。 次回はこの2つを紹介するよ。

おおっ、それは気になります！楽しみにしてます！