Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

3.7.5.4 Cosolvents and additives
Most water-borne basecoats contain certain amounts of cosolvents. Cosolvents may originate 
from the delivery form of resins, but may also be added separately during basecoat production. 
Cosolvents are at least partly water-soluble. The standard cosolvents are glycol ethers (e.g. butyl 
glycol = butyl cellosolve = ethylene glycol monobutyl ether) or alcohols (e.g. butanols). Cosolvents 
improve the storage stability of water-borne basecoats, while boosting wetting and levelling. 
They promote more uniform evaporation along with water. Of course, to fulfil the requirement 
of preventing emissions of volatile organic compounds, the content of cosolvents in water-borne 
basecoats is restricted.
Figure 3.7.17: Reactions of aluminium in acids and bases
Automotive OEM coatings

---

163
Additives for all coating materials aim to optimise application behaviour. For water-borne coat-
ing materials, it is important to prevent foaming and to improve deaeration. Wetting of substrate 
surfaces and pigment surfaces is already supported by resins, which are ionically stabilised, and 
may act like surfactants. Typical levelling agents are acrylic polymers which contain hydropho-
bic monomers and carboxyl groups which are neutralized by amines. Silicone oils, modified by 
polyethers, are used in only low quantities, even though such products are water-soluble, because 
they can adversely affect recoatability.
3.7.5.5 Formulation example and application
Table 3.7.5 contains the formulation and characteristic values of a water-borne basecoat consisting 
of a polyurethane dispersion, a polyester, and a melamine resin. The effect substance is a stabi-
lised aluminium pigment. The thickener is a sodium magnesium silicate with layer-like crystal 
lattice (hectorite) 
[148]
. The basecoat has an application viscosity of 14 s (cup 4, 23 °C, DIN 3511, 
equivalent to ISO cup 53s); the solids content is 15.4 % by weight. The quantity of cosolvent is 
6 % by weight. The basecoat is applied by pneumatic spray gun onto a panel coated with primer 
and primer surfacer. The flash-off conditions are 5 min at 80 °C. After cooling, a two-component 
clearcoat (see Chapter 3.8.3.4) is applied to the pre-dried basecoat. After a second short flash-off, 
the layers are stoved for 20 min at 140 °C.
More effort is needed for pre-drying water-borne basecoats than solvent-borne basecoats, because 
water has a higher evaporation enthalpy than the organic solvents. Not only is the flash-off tem-
perature important, but the efficiency of air circulation must also be taken into consideration. 
Elevated temperatures and short flash-off times may be the reasons for popping (forming of 
blisters) and poor levelling.