Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

3.8.3.2 Polyesters
Polyesters are characterised – mainly in the US literature – as being insufficiently weathering-
resistant. That literature cites the ester linkages as being the weak points of polyester molecules. 
However, most ester groups are sensitive to high pH values, yet fairly stable in acid conditions 
(which are related to weathering: “acid rain”). As already mentioned, aromatic resin building 
blocks and in the film matrix absorb UV light and can transform the light energy into chemi-
cal energy followed by decomposition reactions. In clearcoats, those aromatic compounds can 
cause film damage, such as cracking. Since saturated polyesters and also alkyds usually contain 
aromatic building blocks (isophthalic acid, phthalic anhydride), clearcoats prepared with such 
resins suffer this damage. The same symptoms of damage are exhibited by clearcoats based on 
acrylic resins that have high levels of styrene. Polyesters without aromatic compounds, which 
contain only aliphatic and cycloaliphatic building blocks, behave comparably to acrylic resins 
without styrene. They show the same cracking resistance, and sometimes even better properties. 
Due to the differences in the structures of their colloidal particles in organic solutions, polyesters 
offer some advantages over acrylics. The diffusion processes between resin and crosslinker are 
more effective, and lead to more efficient crosslinking, creating an optimum balance of hardness 
and flexibility and boosting resistance to weathering, chemicals and solvents. In addition, they 
can provide better wetting and levelling. Apart from the aforementioned misconception, there 
are two objective reasons why polyesters are not often used for clearcoat applications. To obtain 
films of adequate hardness, the polyesters must contain not only aliphatic building blocks but 
also sufficient quantities of cycloaliphatic compounds. Unfortunately, cycloaliphatic compounds 
(e.g. cyclohexane dimethanol, hexahydrophthalic anhydride) are more expensive than acrylic 
Table 3.8.1: Formulation of acrylic resin for clearcoats