As pigments, the most immediate impression they give us is color—coloring being their most fundamental property. Humanity’s pursuit of color dates back to prehistoric times; over 60,000 years ago, people were already using natural ochre as a coloring material.
Strutturalmente, i pigmenti sono costituiti da minuscole particelle colorate formate da molecole con specifiche strutture cristalline. Sono insolubili in acqua, olio, solventi e resine, ma possono essere dispersi uniformemente in questi mezzi. La loro colorazione deriva da fenomeni ottici come la riflessione, la diffusione, l'assorbimento o la trasmissione della luce da parte delle particelle di pigmento. Di conseguenza, la dimensione delle particelle e la struttura del cristallo influenzano in modo critico l'espressione del colore. Ad esempio, i pigmenti ad effetto come la polvere di alluminio e i pigmenti perlescenti presentano effetti scintillanti più accentuati grazie alla maggiore capacità di riflettere la luce.
Per le loro caratteristiche comuni di potere coprente, forza colorante e relativa stabilità alla luce, vengono comunemente chiamati "coloranti". È importante notare che i pigmenti differiscono dai coloranti: i coloranti sono tipicamente solubili in acqua o in solventi e sono utilizzati principalmente per la tintura dei tessuti, mentre i pigmenti sono utilizzati allo stato disperso. Esistono tuttavia delle eccezioni, come alcuni coloranti e pigmenti insolubili adatti alla stampa tessile e alla tintura in soluzione, che rendono meno netta la distinzione tra i due. A causa della loro somiglianza strutturale con i coloranti organici, i pigmenti organici sono spesso considerati una sottocategoria dei coloranti.
L'evoluzione dei pigmenti
La storia dell'uso umano dei pigmenti inorganici risale a millenni fa. Le pitture rupestri di decine di migliaia di anni fa utilizzavano già materiali naturali come il carbone, l'ocra, il marrone di manganese e il caolino. Intorno al 2000 a.C., l'uomo ha iniziato a cuocere minerali naturali mescolati con manganese per produrre tinte rosse, viola e nere per la ceramica. L'orpimento e l'orpimentite furono tra i primi pigmenti gialli vividi, mentre l'oltremare e il blu egiziano rappresentarono le prime tonalità di blu. I verdi derivavano dal verderame e dalla malachite. I pigmenti bianchi utilizzavano comunemente calcite, solfato di calcio o caolino.
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La diversità dei pigmenti rimase sostanzialmente invariata fino al tardo Medioevo. Il Rinascimento portò nuovi sviluppi, come l'introduzione del carminio dal Messico in Europa, seguito dalla comparsa del blu cobalto e del vetro blu cobalto. A partire dal XVIII secolo, comparvero gradualmente pigmenti prodotti industrialmente come il blu di Prussia, il blu di cobalto e il giallo cromo. Il XIX secolo vide lo sviluppo di pigmenti a base di verde cromo, ossido di ferro e cadmio. Il XX secolo ha visto un'accelerazione della ricerca, che ha prodotto pigmenti rossi sintetici, blu di manganese, rosso molibdeno e ossidi misti a base di bismuto. Contemporaneamente, i pigmenti bianchi come il biossido di titanio rutilo e anatasio e l'ossido di zinco aghiforme hanno guadagnato importanza, insieme ai pigmenti a effetto che producono colori metallici, perlescenti e di interferenza.
Applicazioni principali dei pigmenti
I pigmenti trovano largo impiego in diversi settori, tra cui rivestimenti, plastica, gomma, cosmetici, tessuti, ceramica e colorazione artistica del cemento. Le loro applicazioni continuano ad espandersi in nuovi campi come la cosmetica, gli alimenti, gli adesivi e la copiatura elettrostatica. La scelta del tipo di pigmento appropriato è fondamentale e richiede una valutazione completa delle sue prestazioni, degli effetti e del rapporto costo-efficacia per sfruttarne i punti di forza e mitigarne i punti deboli per un utilizzo ottimale.
Categorie di pigmenti
I pigmenti possono essere classificati in tre categorie principali: pigmenti organici, pigmenti inorganici e pigmenti ad effetto.
- Pigmenti organici: Questi includono, tra gli altri, i pigmenti azoici, i pigmenti policiclici e i complessi metallici e possono essere ulteriormente suddivisi in base alla struttura chimica;
- Pigmenti inorganici: includono il vanadato di bismuto, i cromati, gli ossidi di cromo, gli ossidi di ferro, il biossido di titanio, il nerofumo, i composti dello zinco (ossido di zinco, solfuro di zinco), l'oltremare, il blu di ferro (blu di Prussia, blu cinese) e gli ossidi metallici ibridi;
- Pigmenti ad effetto: Si dividono in tipo interferenziale (ad esempio, pigmenti perlescenti a base di mica) e tipo riflettente (ad esempio, pasta d'argento di alluminio).
Confronto delle prestazioni di diversi tipi di pigmenti
| Caratteristiche | Pigmenti organici | Pigmenti inorganici | Pigmenti ad effetto |
| Croma (saturazione) | Alto | Povero | Moderato |
| Forza tintometrica | Alto | Basso | Basso |
| Trasparenza | Buono | Povero | Povero |
| Nascondere il potere | Povero | Eccellente | Buono |
| Resistenza agli agenti atmosferici | Limitato | Eccellente | Buono |
| Resistenza ai solventi | Limitato | Eccellente | Eccellente |
| Stabilità della flocculazione | Povero | Buono | Eccellente |
| Dispersibilità | Povero | Buono | Buono |
| Stabilità termica | Limitato | Eccellente | Buono |
| Densità | Basso | Alto | Alto |
| Dimensione delle particelle | Piccolo | Grande | Grande |
Aree di applicazione principali
Plastica, inchiostri, rivestimenti, tessuti
Rivestimenti architettonici, ceramiche, vernici
Rivestimenti per autoveicoli, rivestimenti decorativi, cosmetici
In sintesi, i pigmenti non solo vantano una lunga storia e una gamma diversificata, ma guidano continuamente l'innovazione tecnologica e l'espansione delle applicazioni, diventando materiali funzionali indispensabili in diversi settori.
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