Was genau ist also ein Pigment?

Als Pigmente vermitteln sie uns in erster Linie den Eindruck von Farbe - die Färbung ist ihre wichtigste Eigenschaft. Das Streben der Menschheit nach Farbe reicht bis in prähistorische Zeiten zurück; bereits vor über 60.000 Jahren verwendeten die Menschen natürlichen Ocker als Farbstoff.

Strukturell bestehen Pigmente aus winzigen Farbpartikeln, die aus Molekülen mit spezifischen Kristallstrukturen gebildet werden. Sie sind unlöslich in Wasser, Öl, Lösungsmitteln und Harzen, können aber in diesen Medien gleichmäßig dispergiert werden. Ihre Färbung ergibt sich aus optischen Phänomenen wie Lichtreflexion, -streuung, -absorption oder -transmission durch die Pigmentteilchen. Folglich haben die Größe der Kristallteilchen und die Kristallstruktur einen entscheidenden Einfluss auf die Farbausprägung. So weisen beispielsweise Effektpigmente wie Aluminiumpulver und Perlglanzpigmente bei größerem Lichtreflexionsvermögen stärkere Schimmereffekte auf.

Aufgrund ihrer gemeinsamen Eigenschaften wie Deckkraft, Färbekraft und relative Lichtbeständigkeit werden sie gemeinhin als "Farbstoffe" bezeichnet. Es ist wichtig zu beachten, dass sich Pigmente von Farbstoffen unterscheiden: Farbstoffe sind in der Regel wasser- oder lösungsmittellöslich und werden in erster Linie zum Färben von Textilien verwendet, während Pigmente in dispergiertem Zustand eingesetzt werden. Es gibt jedoch Ausnahmen, wie z. B. bestimmte unlösliche Farbstoffe und Pigmente, die für den Textildruck und das Lösungsfärben geeignet sind, wodurch die Unterscheidung zwischen den beiden verwischt wird. Aufgrund ihrer strukturellen Ähnlichkeit mit organischen Farbstoffen werden organische Pigmente häufig als eine Unterkategorie der Farbstoffe betrachtet.

Die Entwicklung der Pigmente

Die Geschichte der Verwendung von anorganischen Pigmenten durch den Menschen reicht Jahrtausende zurück. Höhlenmalereien von vor Zehntausenden von Jahren verwendeten bereits natürliche Materialien wie Holzkohle, Ocker, Manganbraun und Kaolin. Um 2000 v. Chr. begannen die Menschen, natürliche Erze gemischt mit Manganerz zu brennen, um rote, violette und schwarze Farbtöne für Töpferwaren herzustellen. Orpiment und Orpimentit gehörten zu den ersten leuchtend gelben Pigmenten, während Ultramarin und Ägyptisch Blau frühe blaue Farbtöne darstellten. Grüntöne wurden aus Grünspan und Malachit gewonnen. Für Weißpigmente wurden in der Regel Calcit, Calciumsulfat oder Kaolin verwendet.

Die Pigmentvielfalt blieb bis zum Spätmittelalter weitgehend unverändert. Die Renaissance brachte neue Entwicklungen, wie die Einführung von Karmin aus Mexiko nach Europa, gefolgt vom Aufkommen von Kobaltblau und kobaltblauem Glas. Ab dem 18. Jahrhundert kamen nach und nach industriell hergestellte Pigmente wie Preußischblau, Kobaltblau und Chromgelb auf. Im 19. Jahrhundert wurden Chromgrün sowie Pigmente auf Eisenoxid- und Cadmiumbasis entwickelt. Im 20. Jahrhundert beschleunigte sich die Forschung und es entstanden synthetische Rotpigmente, Manganblau, Molybdänrot und Mischoxide auf Wismutbasis. Gleichzeitig gewannen Weißpigmente wie Rutil- und Anatas-Titandioxid und nadelförmiges Zinkoxid an Bedeutung, ebenso wie Effektpigmente, die Metall-, Perlglanz- und Interferenzfarben erzeugen.

Primäre Anwendungen von Pigmenten

Pigmente werden in zahlreichen Branchen eingesetzt, darunter Beschichtungen, Kunststoffe, Gummi, Kosmetika, Textilien, Keramik und künstlerische Zementfärbung. Ihre Anwendungen erweitern sich ständig auf neue Bereiche wie Kosmetik, Lebensmittel, Klebstoffe und elektrostatisches Kopieren. Die Auswahl des geeigneten Pigmenttyps ist von entscheidender Bedeutung und erfordert eine umfassende Bewertung seiner Leistung, seiner Auswirkungen und seiner Kosteneffizienz, um seine Stärken zu nutzen und gleichzeitig seine Schwächen für eine optimale Nutzung abzumildern.

Kategorien von Pigmenten

Pigmente lassen sich grob in drei Hauptkategorien einteilen: organische Pigmente, anorganische Pigmente und Effektpigmente.

- Organische Pigmente: Dazu gehören u. a. Azopigmente, polyzyklische Pigmente und Metallkomplexe, die sich anhand ihrer chemischen Struktur weiter unterteilen lassen;

- Anorganische Pigmente: Dazu gehören Bismutvanadat, Chromate, Chromoxide, Eisenoxide, Titandioxid, Ruß, Zinkverbindungen (Zinkoxid, Zinksulfid), Ultramarin, Eisenblau (Preußischblau, Chinesischblau) und Hybridmetalloxide;

- Effekt-Pigmente: Unterteilt in Interferenzpigmente (z. B. Perlglimmerpigmente) und Reflexionspigmente (z. B. Aluminiumsilberpaste).

Leistungsvergleich verschiedener Pigmenttypen

Merkmale	Organische Pigmente	Anorganische Pigmente	Effekt-Pigmente
Chroma (Sättigung)	Hoch	Schlecht	Mäßig
Stärke der Färbung	Hoch	Niedrig	Niedrig
Transparenz	Gut	Schlecht	Schlecht
Versteckte Macht	Schlecht	Ausgezeichnet	Gut
Witterungsbeständigkeit	Begrenzt	Ausgezeichnet	Gut
Lösemittelbeständigkeit	Begrenzt	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet
Flockungsstabilität	Schlecht	Gut	Ausgezeichnet
Dispergierbarkeit	Schlecht	Gut	Gut
Thermische Stabilität	Begrenzt	Ausgezeichnet	Gut
Dichte	Niedrig	Hoch	Hoch
Partikelgröße	Klein	Groß	Groß

Primäre Anwendungsbereiche

Kunststoffe, Druckfarben, Beschichtungen, Textilien

Architektonische Beschichtungen, Keramik, Anstriche

Fahrzeuglacke, dekorative Beschichtungen, Kosmetika

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Pigmente nicht nur auf eine lange Geschichte und ein vielfältiges Sortiment zurückblicken können, sondern auch die technologische Innovation und die Ausweitung der Anwendungen kontinuierlich vorantreiben und zu unverzichtbaren funktionellen Materialien in zahlreichen Branchen werden.