Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

3.8.6 Water-borne clearcoats
Clearcoats for automotive OEM coating systems are still mostly solventborne. All other paint 
systems for OEM application are widely available as water-borne systems. The reason is that it is 
difficult to obtain clearcoat layers of the usual layer thickness that produce the familiar surface 
properties (appearance) of the solventborne clearcoats. 
The first problem of water-borne clearcoats is to prepare films with thicknesses of 40 to 45 µm 
that do not sag or pop. It must be remembered that, for the sake of ensuring that such film thick-
nesses can be achieved, it is necessary to test the clearcoat at layer thicknesses up to 55 and 
60 µm, as that will make certain that film failure does not occur during line application. Such high 
film thicknesses might be achieved on part of the car body, but they must not show suffer from 
popping or sagging.
The second problem is the nature of the polymer dispersion in aqueous phase. Colloidal particles 
of water-borne solutions and especially of dispersions do not fuse together as easy as particles 
of solutions in organic solvents. The results are poorer levelling and difficulties with achieving 
sufficient gloss. Since films prepared from water-borne systems are not as homogeneous as films 
prepared from solution, they are less resistant to chemicals and solvents. In addition, some water-
borne systems have poorer storage stability than solventborne systems.
Water-borne one-component clearcoats
Water-borne one-component clearcoats contain secondary dispersions of acrylic resins and water-
thinnable melamine resins. In addition, they may contain water-thinnable polyurethanes with 
blocked isocyanate groups for crosslinking. The clearcoats contain some cosolvents. Like, sol-
ventborne clearcoats, the additives are UV absorbers, HALS and levelling agents. The levelling 
Clearcoats

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agents are water-thinnable silicone oils or polyacrylates containing carboxyl groups neutralised 
by amines. The clearcoat formulation exhibits less application robustness than conventional clear-
coats as there is a tendency to form blisters (popping) at high film thicknesses. While polyurethane 
supports chemical resistance, it may also promote yellowing. Such aqueous clearcoats have been 
introduced into the automotive OEM coatings market 
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, but are not in widespread use.