Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

Production of polyesters
The aforementioned polyesters are prepared in a melt condensation process at temperatures of 
180 to 240 °C. In most cases, the reactors utilise indirect heating systems, multistage control-
lable stirrers, inert-gas purging, packed columns, condenser, and a separator for reaction water. 
Small quantities of reflux solvents are employed (e.g. 1 to 3 % xylene). The column prevents loss 
of polyols, which either boil below the reaction temperature or evaporate along with water vapour. 
Controlling the increase in temperature and the vapour-separating effect of the column and 
returning the condensed reflux solvent to the top of the column avoids loss of polyols, with the 
result that only the reaction water is entrained. The remainder of the process consists in measur-
ing both the acid values to arrive at the degree of condensation and the viscosity to determine the 
increase in molecular weight. The viscosity is measured on a test solution or in melt at a defined 
temperature. Once the target values have been reached, the condensation process is stopped by 
cooling. The delivery form is then prepared, in most cases by adding inert solvents (e.g. aromatic 
hydrocarbons) which do not contain ester or hydroxyl groups. If the temperature is reduced to a 
level that esterification or transesterification reactions are very slow, other solvents can be added. 
Finally, the solution is adjusted to defined solids content for storage or delivery.
3.5.3.2 Amino resins
Structure of amino resins
Amino resins are not the correct chemical term for this resin group. They should properly be 
called “amido resins”, but they never are. The raw materials for amino resins are amides: urea 
(diiamide of carbonic acid), melamine (triamide of isocyanuric acid or 2,4,6-trisamino-1,3,5-tri-
azine), benzoguanamine (6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine, glycoluril (acetyleneurea), and 
also some urethanes, e.g. butyl urethane or butanediol diurethane. The structures of these basic 
building blocks are given in Figure 3.5.5.
On account of the mobile hydrogen atoms in these amides, it is possible to add formaldehyde to 
afford methylol groups. Both hydrogen atoms of the primary amides can add on formaldehyde. The 
Figure 3.5.5: Basic building blocks of amino resins
Automotive OEM coatings

---

87
methylol groups are amphoteric. Mostly in acid media, they split off hydroxyl groups which form 
water either with the hydrogen atoms of other methylol groups or with the remaining hydrogen 
groups on nitrogen atoms of amides. The resultant bridging elements are methylene groups or 
dimethylene ether groups. The formation of methylol groups and two bridging elements is illus-
trated in Figure 3.5.6.
The resulting amino resins (made from urea and melamine) are highly polar compounds; they 
are soluble only in water and in lower alcohols, and are incompatible with most potential com-
bination resins. They are used for glues and for laminated panels, but not for the production of 
coating materials. They must be modified for use in coatings. The modification consists in at least 
partial etherification of the free methylol groups with monoalcohols, e.g. methanol, n-butanol and 
i-butanol. The etherification reaction is presented in Figure 3.5.7.
Etherification confers solubility in common solvents for those amino resins as well as compat-
ibility with most potential combination partners (resins) in coating materials. Amino resins 
etherified with butanols are soluble in alcohols, ketones and esters, and thinnable with aromatic 
hydrocarbons. Amino resins etherified with methanol are soluble in the aforementioned solvents, 
but are also soluble in or thinnable with water. The amino resins for coatings have relatively small 
molecules. They contain on average from one to five amide elements. On account of the high 
Figure 3.5.6: Formation of methylol groups and bridging elements in the preparation of amino resins
Figure 3.5.7: Etherification to modify amino resins
Primer surfacers

---

88
functionality of the basic building blocks (4 to 6 per molecule), the resin molecules are highly 
branched and have a large molecular weight distribution.