Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

Main resin dispersion
For optimum film properties, it is important that all the dispersion particles contain the ingredi-
ents necessary for film formation by means of crosslinking. The first step in the preparation of the 
main resin is the reaction of epoxy resin with plasticising compounds. The second step is modifi-
cation with amines. Both reactions are carried out in a melt or in organic solution. The preferred 
solvents are polar, water-tolerant, but inert (not functional), e.g. low ketones. These reactions may 
be followed by the addition of protic solvents, e.g. glycol ethers. The crosslinker – the blocked 
polyisocyanate – is then admixed in the organic phase. Other ingredients may then be added, 
such as polypropylene glycol, which acts as a solvent – but is no longer volatile – and addition-
ally as a plasticiser. The amines of the modified epoxy resins are then neutralised by adding the 
volatile organic acids, such as acetic acid, formic acid, or lactic acid. After that, deionised water is 
added to prepare the composition for transfer to the aqueous phase. The degree of neutralisation 
is between 0.4 and 0.7 acid equivalents, expressed in terms of one amine equivalent. The result-
ing pH values are 5.5 to 6.5. After that the process solvents are distilled off, mainly by vacuum 
distillation. The particle sizes of the resulting water dispersion range from 80 to 150 nm. Film 
forming additives are added to the dispersion or to the organic phase.
Pigment paste
Aqueous pigment pastes (pigment dispersions) are prepared from the grinding resin, selected 
pigments and the solid catalyst. Some neutralisation acid may be added to adjust the pH value. 
The mixture is pre-dispersed with the aid of a “dissolver”. This is followed by grinding in a stir-
rer mill (sand mill). The grinding efficiency is checked by measuring the particle size to avoid 
residual agglomerates.