Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

Formulation example
This example of a powder clearcoat 
[169]
is an acrylic resin containing glycidyl methacrylate (epoxy 
equivalent weight of 660 g/mol), dodecane polyanhydride, with a potential carboxyl equivalent 
weight of 106 g/mol, and trimethylol propane as co-reactant (equivalent weight of 44.7 g/mol). 
The flux agent is benzoin. Other additives are a degassing additive and a combination of UV 
absorber (hydroxyphenyl benzotriazole) and a hindered amine light stabiliser (2,2,6,6-tetram-
ethyl piperidine). The composition is described in Table 3.8.3.
The ingredients of the powder clearcoat are milled, blended, and then passed through an extruder 
(at a temperature of between 90 and 100 °C). The extruder product is cooled and milled in an 
impact mill and screened. The resultant powder has an average particle size of 30 µm (particle 
diameter). The powder clearcoat is applied to a basecoat (pre-dried for 10 min at 80 °C) by elec-
trostatic powder spray gun and stoved for 20 min at 160 °C. The resultant clearcoat layer thick-
ness is 60 µm. The powder clearcoat layer is notable for its optimum effect, high gloss, good fuel 
resistance, and intercoat adhesion. The scratch resistance and flexibility of such clearcoats still 
have to be improved.
In Europe, powder clearcoats have been on the automotive coatings market for several years, but 
are only used in few production lines. They are in competition with the water-borne systems.
Powder slurries
The possibility of obtaining high film thicknesses is often an advantage. However, for automo-
tive clearcoat applications, the requirements are optimum properties with the thinnest possible 
layers, as that saves on materials, weight, and costs. There are different ways of making powder 
coatings which create an optimum appearance (flow, levelling, and gloss) at low film thicknesses. 
The first is to prepare powders with smaller particle sizes and narrower particle size distribu-
tion. Smaller powder particles can be achieved with special milling and screening equipment.
Automotive OEM coatings

---

197
The process is very expensive. This method also has a limitation: Very small particles cannot be 
fluidized. In other words, they cannot form perfect aerosols for transporting or spraying. 
Studies to resolve this problem yielded the process of wet milling. Powder coatings can be readily 
milled to much smaller particles to yield an aqueous dispersion that is called a powder slurry. The 
difference in particle size and particle size distribution between powder clearcoat and powder 
slurry is shown in Figure 3.8.26.
Application of powder slurry by conventional or electrostatic spray guns results – after film 
forming in the stoving oven – in clearcoat layers of optimum appearance and other properties at 
layer thicknesses of about 40 µm that correspond to the thicknesses of conventional clearcoats.
Table 3.8.3: Composition of powder clearcoat