Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

plastic coatings
. 
On account of the different application conditions, 
automotive repair coatings
require types of 
paint that differ from coatings for new car production. Some of those paints are also used for in-
line repair coating, which can be necessary if the serial coating process has some flaws. But most 
repair coatings are used to remedy defects in coating layers arising from the use of a car.
Large vehicles
, such as trucks, tractors and other agricultural implements, buses, train com-
partments and public transport vehicles use specific coating systems whose compositions often 
resemble those of repair coatings.
General aspects of coatings

---

41
3 Automotive OEM coatings
3.1 History of automotive coatings
The first automobiles built at the 
end of the 19
th
 century
still looked like light horse-drawn car-
riages. The first motorcars from Benz and Daimler featured of a steel pipe construction which was 
coated with a black paint 
[32]
. The paint material contained oxidative drying oils as binder (e.g. 
linseed oil). To improve the drying behaviour, the oils were combined or cooked with natural hard 
resins (e.g. copal). Nevertheless, the entire drying process often took several days if several paint 
layers were applied. Soon after that (around 
1900
), the car bodies were made of wood panels and 
then finally steel panels. These were also coated with oil-based paints. Even at that time, car pro-
ducers went to a lot of effort to make their cars appeal to potential customers. The coating process 
therefore became very important. It was very difficult to compensate for the surface structure of 
wood and hammered steel panels with a coating process. First, a primer had to be applied that 
took several days to dry. This was followed by up to three layers of filler (applied by brushing). All 
the layers had to dry for several days before they could be sanded. Sanding had to be very done 
carefully if optimum smooth surfaces were to be obtained. The real coating process started after 
that. Two layers of pigmented pre-coat were applied, then two layers of transparent topcoat, a 
clear flatting varnish, and finally the clear, glossy overcoat. Each of these coats took approximately 
two days to dry before the next one could be applied. In between, minor repairs and additional 
sanding would have been performed. While the transparent topcoats were drying that lasted up 
to eight days, the inside of the car was decorated with a wallcovering. The entire coating process 
required approximately 27 process steps and lasted from 200 to 300 hours. Although some white 
models were available (e.g. a white Mercedes car from Daimler in 1904), most of the cars were 
black. The colour was produced using tar and carbon black pigments (ivory black). It is believed 
that this colour was chosen to keep down the cost of the cars and because the weathering resist-
ance was significantly better than that of coloured cars. The first cars were hand-made. Neverthe-
less, the goal soon became to reduce the very long application times for painting the car bodies. 
Meanwhile, car production companies were being founded in the USA, e.g. such as the later Ford 
Motor Company in Detroit in 1903. In 
1908
, it started producing a less expensive two-seater 
cabriolet that became a very famous best-seller: the T-Model Ford. To boost productivity, Henry 
Ford introduced the first conveyor belt production line in 
1913
[33]
. As the long drying time of the 
paints was the most critical problem, drying ovens were installed to speed it up. These ovens were 
called light tunnels as they were fitted with carbon arc lamps. The freshly painted and pre-dried 
car bodies were stored in long rows of tents so that they could dry out. A significant improvement 
came with the development of the first synthetic resins (phenol resins) 
[34]
for blending with the 
drying oils. Such combinations formed the basis for topcoats with bright colours, for example the 
famous, grass-green Opel 
Laubfrosch
 
(“tree frog”). But the biggest step toward reducing the drying 
time was the introduction of paints based on cellulose nitrate in the