Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

3.8.3.10 Formulation example
Table 3.8.2 (page 188) shows a sample formulation for a solventborne automotive OEM clearcoat 
[159]
. The clearcoat consists of an acrylic resin containing hydroxyl groups, part of which has been 
modified with crystalline urea; a melamine resin as crosslinker; an UV absorber and free-radical 
quencher: and levelling agents as additives. Apart from the solvents from the delivery form of the 
resins and xylene, it contains high-boiling aromatic hydrocarbons and glycol ether for boosting 
flow and levelling.
3.8.3.11 Nanoparticles for clearcoats
Hardly any other term has been mentioned as often in connection with the term “innovation” as 
“nanotechnology”. The term “nano” is applied to many different processes, products and applica-
tions, and in some cases even when it should not be. The term “nano” is derived from the Latin 
word “nanus” which means “dwarf”. In the CI measuring system, “nano” means the billionth part 
Clearcoats

---

188
(10
–9
) of a basic measuring unit. One metre (m) is thus one billion (10
9
) nanometres (nm) and 
one micron (µm) is 1,000 nanometres (nm). The wavelengths of visible light are between 420 and 
750 nm while the distance between carbon atoms in an aliphatic hydrocarbon (single bond) is 
0.154 nm. There are nanofibres, nanostructures, and nanoparticles. Nanoparticles are defined as 
particles with particle diameters below of 100 nm.
Due to the enthusiasm surrounding the results of recent studies of nanoparticles, as evident from 
the number of publications and press releases on the subject, the expectations on such products 
are very high. It is time to get back to the facts and to describe the properties and efficiency of 
such particles more scientifically. These particles are remarkable for their special properties, even 
from physical aspects. Even though they are solid matter in the physical sense, they do not have 
a regular crystalline structure. Of course, this is also true if the particles are organic polymers. 
The most important property possessed by such particles is that they have a very large surface 
area relative to their mass.
To get an impression of the size of the surface area of such small particles, consider the follow-
ing thought experiment. A sphere with a surface area of 1 cm
2
has a diameter of 0.5642 cm and 
a volume of 0.0940 cm
3
, i.e. 9.4 mm
3
. Spheres with diameters of 10 nm (10
–7
cm) have volumes 
of 5.236 * 10
–22
cm
3
and surface areas of 3.1416 * 10
–14
cm
2
. From the volume of the first sphere, it 
would be possible to create 1.7959 * 10
20
(179,590,000,000,000,000,000) spheres with a diameter 
of 10 nm and a total surface area of 5,640,000 cm
2
, i.e. 654 m
2
. On the surface of such matter, the 
cohesion forces are free to generate the surface tension. In the case of such tiny particles, the 
surface tension is very large relative to their cohesion. This explains their outstanding particle-
particle interactions, their tendency to agglomerate, and also their rheological action on disper-
sions of the particles.
Table 3.8.2: Sample clearcoat formulation