Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

Appearance
The goal of the statements above is not to generate very planar surfaces. As already mentioned, 
the human eye is positively receptive to a structure with small amounts of long waves and nearly 
no short waves. The technical terms for these impressions are filling power and topcoat
 
holdout. 
These properties are the most important components of the term “appearance”, which is the sum 
of several parts. They describe the subjective impression gained by the human eye of optimal 
coverage of a substrate by a coat of paint that is smooth and sufficiently thick. As mentioned 
above, not only are the topcoat
 
properties responsible for meeting the demands for optimum 
appearance, but the primer surfacer also has to play its part in generating filling power and top-
coat
 
holdout (see Chapter 3.5.2). It is very difficult to define the different impression parameters 
by physical measurements.
Gloss
also plays a part in overall appearance. Gloss is the reflection of light from a surface. The 
gloss of a paint surface therefore depends primarily on the refractive index of the film matrix. The 
higher the refractive index, the higher is the gloss. Gloss is measured with the aid of reflectom-
eters under defined reflection angles (20° and 60°). The measurement is expressed in terms of a 
given standard in percent (%) 
[111]
. Since the refractive index of a paint film can vary considerably 
and, for example, also depends on the colour, the readings can also vary substantially. However, 
the human eyes can compensate for such differences.
Automotive OEM coatings

---

115
To better capture the impression gained by the human eye, measurement of the so-called 
dis-
tinctness of image
(DOI) was introduced, which is the sharpness in reproduction of a surface 
reflection. The measured parameters are the mirror effect and the contrast of the mirror image. 
The measurement is carried out visually by observing the mirror image of a black-and-white-
chequered specimen panel; or digitally by the camera-focusing principle. The DOI is quoted as a 
number 
[112]
. DOI measuring is also important for assessing the surface properties of OEM clear-
coats (see Chapter 3.8.2.1).
Gloss and DOI are influenced by the micro structure of topcoat
 
surfaces. The lower the quantity of 
structures with wavelengths half the size of visible light, the higher is the gloss and the greater 
is the DOI. Such surfaces are achieved through optimum levelling. However, the most important 
precondition is that
 
the pigment particles are well wetted and incorporated perfectly into the 
resin matrix of the film. The pigment volume concentration must therefore be much lower than 
the theoretical critical value, which is the maximum volume packing density. The pigments 
must be dispersed perfectly during production of the paint. And they may not agglomerate dur-
ing storage or application of the paint or during film forming. In addition, the resin components 
must be compatible in solutions and in films. If resins are incompatible, this may give rise in 
the films to domains whose interfaces may differ in optical density and generate lower gloss and 
DOI values. 
Until now, car producers and their customers requested high-gloss finishes, and car washes offer 
high-gloss polishing after washing. Now, there is also talk of offering cars that have matt surfaces. 
Matt surfaces are usually generated by adding sufficient quantities of pigment-like additives (e.g. 
colloidal silicas), which generate a micro structure on the surface that scatters visible light. Or, the 
topcoats deliberately contain an incompatible resin combination that creates the matt surface.
Reproducible colours are absolutely essential. First, customers like their cars to come in the colour 
which they selected from colour samples. More important for the colour impression, however, is 
that
 
the colours match if parts of the car are coated separately and then assembled afterwards. 
In addition, if car body damage has to be repaired, the colour of the repair part must be a very 
good match for the existing colour. The human eye is relatively sensitive to differences in colour, 
but even here there are individual differences. There are a couple of methods for ensuring that