Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

3.8.3.9 Rheological additives
The requirements on rheological additives for clearcoats are prevention of sagging by thick layers 
on vertical parts and the creation of a surface structure which generates the visual impression of 
filling power (clearcoat hold-out) and good appearance. Of course, they must not impair transpar-
ency or gloss of clearcoats either. The preferred chosen rheological additives are pyrogenic silica 
[121]
and crystalline ureas 
[157]
. Pyrogenic silica (already described in Chapter 3.5.3.4) is prepared 
by flame hydrolysis of silicon tetrachloride. The very fine primary particles of the products have 
average particle size diameters of 7 to 25 nm. Such pyrogenic silicas have a tendency to form 
aggregates and agglomerates. It is therefore necessary to disperse the products very well, prefer-
ably in parts of the clearcoat main resin. The quantities of additives contained in clearcoats are 
relatively small. High quantities of and poorly dispersed silica cause adversely affect levelling 
and lead to loss of gloss. There is some evidence that incorporating silica improves the scratch 
resistance of clearcoats (see Chapters 3.2.8.5 and 3.8.3.11).
Crystalline ureas, mentioned above along with solventborne basecoats, are also suitable for clear-
coats. These ureas must be precipitated in the main resin (acrylic resin) of the clearcoat. When 
used in the right quantities, they have no negative influence on the viscosity of the clearcoat in 
the application state and nor do they lower the application solids. Only during physical drying of 
the clearcoat do they generate a certain degree of structural viscosity through particle-particle 
interaction, which increases the viscosity rapidly, preventing sagging of thick layers on vertical 
parts. The additives also generate a specific surface structure that creates the visual impression of 
filling power and good appearance, without decreasing the gloss. This product class also includes 
ureas that form gel-like dispersions 
[158]
. 
Nano-particles, described in Chapter 3.8.11, can influence the viscosity of clearcoats, too.