Automotive Coatings Formulation: Chemistry, Physics und Practices

primer fillers
. In most cases, modification 
consisted in adding epoxy resins and defined quantities of pigments that actively supported 
corrosion resistance.
For top-of-the-range cars, the primer surfacer was followed by a 
pre-coat
. The entire coating layer 
then consisted of four parts. The goal was to offer a surface with excellent filling power, topcoat 
holdout, and bright colour effect. For the latter, the hiding power of the topcoat had to be as high 
as possible. The undercoat was therefore formulated with coloured pigments that would generate 
shades close to that of the topcoat; it contributed to hiding power and boosted colour brightness. 
However, for the purpose of providing filling, the resin composition of an undercoat resembled 
that of primer surfacers, and so too did the stoving conditions. The additional layer required its 
own application line with spray booth, air blowing and stoving oven. Accordingly, this additional 
application step was reserved for relatively expensive, prestige cars. With the further develop-
ment of topcoats and, primarily, the transition to basecoat-clearcoat combinations (see Chapter 
3.6.1) the reasons for using undercoats disappeared.
Automotive OEM coatings

---

77
One of the biggest problems to do with the stability of automotive coatings has always been their 
stonechip resistance. Stonechipping was initially observed in the car underbody. To this day, there-
fore, car underbodies are protected by an underbody seal (see Chapter 3.4.8.1). The second area 
of a car body that is often treated with an anti-chip coating is the sill area. A 
stonechip protec-
tion primer
 
was applied there in a separate working step (in Germany: stonechip intermediate 
primer). It contained resins with flexibility akin to that of elastomers. The stonechip protection 
primer was covered with the same topcoat used for the entire car body. However, the smoothness 
and appearance in that area were unsatisfactory. 
Since the 1980s, two new requirements have been imposed on primer surfacers. First, the need 
for greater unit output per unit time necessitated optimisation of the coating process. As most of 
the time and effort were spent on sanding, the sanding process was reduced step by step. Finally, 
to cut down on personnel, primer surfacers were only sanded to rectify flaws in the coating layer 
(specks, inclusions).
With the advent of streamlined car bodies (the latest developments being wedge-shaped) and 
increases in the average speed of cars, stonechipping can now occur anywhere on the car body, 
and not just on the underbody and sill parts. As the appearance of the stonechip protection primer 
was not good enough for use on the entire car, there arose a need for primer surfacers that would 
protect the whole car against stonechipping, while still providing filling and smoothness for 
topcoat systems. Finally, variations in the composition of the old primer surfacers led to so-called 
stonechip primer surfacers, which met the two requirements of protecting the entire coating sys-
tem against mechanical impact and contributing to optimum appearance. Apart from the specific 
pigment composition, it was mainly the resin system which was modified to this end. The urea 
resins which had served as crosslinkers in the earlier primer formulations were replaced first 
by melamine resins and later by a combination of melamine resins and blocked polyisocyanates. 
The short oil alkyds were replaced by saturated polyesters containing building blocks that could 
provide flexibility. Some products additionally contained polyurethanes that provided excellent 
elastomeric properties, too. To highlight the new properties of these products, they were dubbed 
stonechip primer surfacers. Since the ingredients of these stonechip primer surfacers (saturated 
polyester, blocked polyisocyanate, melamine resin, and polyurethane) were all more expensive 
than those of the earlier primer surfacers, they too were more expensive. Nonetheless, the extra 
requirements imposed and the goal of guaranteeing longer coating service life on cars meant that 
the new generation of primer surfacers soon penetrated the whole market. The result was that 
there were fewer complaints. Today, nearly all available primer surfacers for automotive coatings 
meet the demands of stonechip resistance and the other properties described. It is therefore no 
longer necessary to preface the term automotive OEM primer surfacer with “stonechip”.
Where car makers needed very bright colours, which require pigments with effective hiding 
power, coloured primer surfacers were developed. The requirements were comparable to those of 
undercoats, but now the primer surfacers themselves contained some coloured pigment in addi-
tion to the typical pigments for surfacers. For some automotive coating lines,