Pigmente sind eine oft unterschätzte Komponente in der modernen Welt. Nicht nur in der Kunst, sondern auch in der Industrie und unserem täglichen Leben begegnen wir ihnen ständig. Diese kleinen, farbigen Partikel spielen eine entscheidende Rolle in der Darstellung und sind darüber hinaus ein wichtiger Bestandteil von Farben und Lacken. In diesem Artikel werden wir in die Welt der Pigmente eintauchen – von ihrer Definition über ihre Bedeutung in der Kunst und Industrie bis hin zur historischen Entwicklung und den modernen Herstellungstechniken.
Definition von Pigmenten
Pigmente (vom lat. Wort „pingere“ für „malen“) sind feine, farbgebende Farbmittel und im Gegensatz zu Farbstoffen unlösliche Feststoffpartikel. Im ausreichendem Verhältnis im Anwendungsmedium gebunden und umschlossen, sind sie in der Lage, dem Träger eine deckende Farbigkeit zu verleihen.
Pigmente
Farbstoffe
Bedeutung von Pigmenten in der Kunst und Industrie
Pigmente sind in Kunst und Industrie von entscheidender Bedeutung. In der Kunst dienen sie dazu, Farben in Gemälden, Skulpturen und anderen kreativen Werken zu erzeugen. Während sie in der Industrie hingegen auch in einer breiten Palette von Produkten eingesetzt (z.B. Druckfarben, Kosmetika und Kunststoffe) werden, um ein gewünschtes Aussehen zu erzeugen und dadurch unter anderem auch die Attraktivität zu steigern und die Verkaufszahlen zu erhöhen.
Historische Fakten und Daten zu Pigmenten
Die Verwendung von Pigmenten reicht Tausende von Jahren zurück. Nicht nur von der Steinzeit bis zur Antike haben Kulturen auf der ganzen Welt sie aus natürlichen Quellen gewonnen, um Kunstwerke zu schaffen und Materialien einzufärben. Einige dieser historischen Farbmittel sind heute noch in Verwendung. Vor allem in der Kunst legt man noch vereinzelt großen Wert auf die Herstellung und Verarbeitung von traditionellen Pigmenten.
Die Verwendung von Pigmenten in der Steinzeit
Schon bei Höhlenmalereien vor über 40000 Jahren wurden erste Pigmente aus Holzkohle, Naturocker, Lehm, Eisenoxid und auch aus Blut vom Menschen hergestellt und benutzt um Darstellungen von Erlebnissen mit Tieren, Geschichten und gesellschaftlichen Ereignissen wie Kulthandlungen und Riten festzuhalten. Auch schon damals begann man mit Hilfe eines Röhrchens die Farbe auf die Fläche zu sprühen und zum Beispiel durch das Auflegen der Handfläche als Schablone, Wandbilder wie Handnegative entstehen zu lassen.
Die Verwendung von Pigmenten in der Antike
In der Antike ( 800 v. Chr. – 500 n. Chr. ) spielten Pigmente eine wichtige Rolle bei der Gestaltung von Kunstwerken und der Einfärbung von Materialien. Künstler und Handwerker verwendeten natürliche Farbmittel, die sie aus Mineralien, Erden und Pflanzenextrakten gewannen. Ocker, Hämatit und Malachit wurden zu feinen Pulvern gemahlen und mit Bindemitteln gemischt, um Farben herzustellen. Diese Farben wurden in Wandmalereien, Skulpturen und Keramik verwendet, um den Kunstwerken Leben einzuhauchen oder um Kleidungsstücke zu färben.
Bedeutende Künstler und ihre Verwendung von Pigmenten
Nahezu alle berühmte Künstler haben sie in ihren Meisterwerken eingesetzt. So haben beispielsweise Leonardo, Michelangelo und Raphael Naturkreide aus mineralischen Pigmenten zum Zeichnen verwendet. Diese waren mit Messern sehr einfach zu formen, und so ab ca. 1500 n Chr. sehr beliebt um damit zu skizzieren und zu zeichnen. Denn auch die richtige Wahl beeinflusst neben der visuellen Wirkung vor allem die Haltbarkeit der Kunstwerke.
Herstellung von Pigmenten früher und heute
Die Herstellung von Pigmenten hat im Laufe der Geschichte eine bemerkenswerte Entwicklung durchgemacht. Früher verließen sich Menschen auf traditionelle Methoden, während heute moderne Technologien und Verfahren verwendet werden.
Traditionelle Methoden der Pigmentherstellung
In der Vergangenheit wurden Pigmente hauptsächlich aus natürlichen Quellen gewonnen. Dies umfasste das Zerkleinern und Mahlen von Mineralien, Extrahieren von Farbstoffen aus Pflanzen und Tieren sowie aufwendige Verfahren wie die Gewinnung von Ultramarinblau aus Lapislazuli oder Purpur aus dem Drüsensekret der Purpurschnecke (10000 Schnecken für 1 Gramm). Diese Methoden waren und sind nach wie vor zeitaufwendig und erfordern meist auch sehr viel handwerkliches Geschick, was diese Pigmente äußerst kostbar machen.
Aktueller Preis für ein Gramm:
Purpur – ca. 3000 Euro (zum Vergleich = in etwa das 50-fache von Gold)
Moderne Technologien und Verfahren zur Pigmentherstellung
Heutzutage sind die Herstellungsprozesse für Pigmente wesentlich effizienter. Moderne Technologien ermöglichen die Synthese von Pigmenten in Laboren und Fabriken. Dies hat zu einer sehr großen Auswahl an verfügbaren Farben und einer höheren Farbstabilität geführt.
Unterschiede zwischen der früheren und heutigen Herstellung
Der Hauptunterschied zwischen der früheren und modernen Herstellung von Pigmenten liegt in der Herkunft und Herstellungsweise. Früher wurden Pigmente aus natürlichen Quellen gewonnen, während moderne Pigmente oft synthetisch hergestellt werden. Dies ermöglicht eine genauere Kontrolle über die Farbqualität und die Verfügbarkeit seltener Farben und erweitert ebenso die Auswahlmöglichkeiten um zahlreiche Effekte.
Verschiedene Arten von Pigmenten
Pigmente können in verschiedene Kategorien unterteilt werden, darunter anorganische Pigmente, organische Pigmente.
Anorganische Pigmente
Anorganische Pigmente werden aus mineralischen Quellen gewonnen und sind aufgrund ihrer Haltbarkeit und Farbstabilität in verschiedenen Anwendungen weit verbreitet.
Eigenschaften und Beispiele
Anorganische Pigmente zeichnen sich durch ihre Beständigkeit gegenüber Licht, Hitze und Chemikalien aus. Ein Beispiel ist das strahlend blaue Cobaltblau, das in der Keramik- und Glasindustrie aber natürlich auch in der Malerei verwendet wird.
Verwendung und Anwendung
Diese Pigmente werden in Farben, Beschichtungen, Keramik und Glas verwendet. Ihr langlebiger Charakter macht sie ideal für den Einsatz im Freien und in industriellen Anwendungen.
Gewinnung von Pigmenten wie Ultramarinblau aus dem Mineral Lapislazuli
Die Gewinnung von Pigmenten aus mineralischen Quellen erfordert aufwändige Verfahren. Ultramarinblau wurde beispielsweise aus dem seltenen Edelstein – Lapislazuli (lat. – „lapis“ Stein und mlat. – „lazulum“ Blau) gewonnen, was es zu einem der teuersten Pigmente in der Geschichte machte.
Aktueller Preis für ein Gramm:
Lapislazuli – ca. 25 Euro
Organische Pigmente
Organische Pigmente werden aus organischen Verbindungen hergestellt und sind oft in lebendigen Farben zu finden.
Eigenschaften und Beispiele
Organische Pigmente sind für ihre lebendigen Farben und ihre Fähigkeit bekannt, sich gut zu mischen. Ein Beispiel ist das leuchtend rote Alizarin (aus der Wurzel des Färberkrapp).
Verwendung und Anwendung
Diese Pigmente sind in der Kunst, Kosmetik und Textilindustrie weit verbreitet. Ihre Vielseitigkeit ermöglicht es Künstlern und Designern, eine breite Palette von Farben zu kreieren.
Beispiele für die Gewinnung von Pigmenten aus Pflanzenextrakten oder natürlichen Quellen
Ein Beispiel für die Gewinnung organischer Pigmente aus natürlichen Quellen ist das Cochenille-Rot, das aus den getrockneten Körpern der Cochenille-Schildlaus gewonnen wird (in etwa 140 Läuse werden benötigt für 1 gr. Cochenille, oder 70000 Läuse für 500 gr.). Dies wurde historisch in der Malerei und zur Herstellung von rotem Farbstoff schon von den Azteken verwendet und ab dem Jahr 1523 auch nach Europa exportiert.
Effektpigmente
Metallic-Lackierungen sind heutzutage die mit am häufigsten und am weitesten verbreiteten Lackierungen bei Pkws, da Sie ein Fahrzeug optisch deutlichst aufwerten.
Bei Metallic-Lackierungen sind Aluminiumblättchen bei Silber, aber auch Messingpigmente bei Gold für den Effekt zuständig. Dieser Effekt zeichnet sich durch Reflektion des Lichts und einem dadurch entstehenden metallischen Glanz aus.
Das bedeutet, dass bei einer Kante aufgrund von zwei zueinander unterschiedlich angewinkelten Flächen, auch zwei unterschiedliche Winkel der Lichtreflektion stattfinden und somit zwei voneinander abweichend hell oder dunkel wirkende Eindrücke entstehen.
Dieser sogenannte Hell-Dunkel-Flop kann sowohl durch verschiedenst förmige Variationen der Metallic-pigmente, aber auch durch sich von einander abweichenden Verarbeitungsprozessen beeinflusst werden.
Es gibt sowohl kleine nahezu gleichmäßig runde, aber auch große, ungleichmäßig und gebrochen wirkende Metallic-pigmente. Entscheidend ist aber vor allem auch, wie sich diese Pigmente ausrichten. Umso nasser der Auftrag oder umso länger das Material zum trocknen benötigt, desto waagerechter richten sich diese Pigmente aus und bewirken dadurch einen kontrastreicheren und auch dunkler wirkenden Farbton.
Metallic-Lackierungen sind ,außer in der Industrie, fast ausnahmslos Zweischichtlackierungen.
Da die Pigmente nämlich nicht witterungsbeständig sind, müssen diese von einem Zweikomponenten-Klarlack überarbeitet und dadurch geschützt werden.
Neben den einfachen Metallic-Lackierungen, kann man sich aber auch z.B. für einen etwas ausgefalleneren Perlmutt-Lack entscheiden.
Definition und Beispiele
Neben den einfachen Metallic-Lackierungen, kann man sich aber auch z.B. für einen etwas ausgefalleneren Perlmutt-Lack entscheiden.
Anwendungen und Effekte
Sie werden häufig in Kosmetika, Autolacken und Produkten mit besonderen visuellen Anforderungen verwendet. Sie verleihen Produkten einen einzigartigen und ansprechenden Look.
Effektpigmente können auch in Verbindung mit darauffolgenden Farbstoffen verwendet werden. Um so den Anschein von mehr Tiefe zu erzeugen.
Aktive und Inaktive Pigmente
In Beschichtungsstoffen wie Grundierungen erfüllen aktive Pigmente, die im Wesentlichen Blei- oder Zinkverbindungen sind, die Aufgabe, das darunterliegende Metall vor Korrosion zu schützen. Sie gehen eine chemische Verbindung mit dem Bindemittel ein und bilden so Metallseifen, die eine äußerst feste und wasserunempfindliche Schicht bilden. Die dadurch entstehende Beschichtung ist elastisch, dicht und passiviert zugleich aufgrund ihrer basischen Eigenschaften den Untergrund. Während inaktive oder passive Pigmente wie Eisenoxid vor der Umgebung chemisch getrennt bleiben, da sie nur im Bindemittel eingebettet sind, schützen diese so lediglich vor mechanischen Belastungen.
Verwendung und Anwendung von Pigmenten
Pigmente sind in verschiedenen Branchen und Anwendungen von entscheidender Bedeutung. Hier sind einige der wichtigsten Bereiche, in denen Pigmente eingesetzt werden:
In der Malerei
In der Kunst sind Pigmente das Herzstück der Farbpalette. Künstler wählen Pigmente sorgfältig aus, um die gewünschten Farben und Effekte zu erzielen. Die Wahl von Pigmenten beeinflusst die Helligkeit, Farbstabilität und Haltbarkeit eines Kunstwerks.
In der Druckindustrie
Die Druckindustrie verwendet Pigmente, um farbenfrohe und qualitativ hochwertige Druckerzeugnisse herzustellen. Pigmente sind in Tinten und Farben für Offsetdruck, Tintenstrahldruck und Siebdruck unerlässlich.
In der Kosmetikindustrie
In der Kosmetik werden Pigmente für die Herstellung von Lippenstiften, Lidschatten, Nagellacken und anderen Produkten verwendet. Die Wahl der Pigmente bestimmt die Farbtiefe und das Aussehen der Kosmetika.
In der Kunststoffherstellung
Pigmente werden Kunststoffen hinzugefügt, um sie in verschiedenen Farben und Texturen zu produzieren. Dies ist entscheidend für die Herstellung von Produkten wie Plastikspielzeug, Behältern und Verpackungen.
In weiteren Anwendungen
Pigmente finden sich auch in Textilien, Lebensmitteln, Farbstoffen, Fahrbahnmarkierungen, Grundierungen und in vielen anderen Bereichen unseres täglichen Lebens.
PVK und KPVK
PVK – Pigment Volumen Konzentration
Die PVK, auch als Pigment-Volumen-Konzentration bezeichnet, beschreibt das Verhältnis von Pigmenten zu Bindemittel in einer Beschichtung, wenn sie vollständig ausgehärtet ist.
z.B. PVK 65 %
65 % Bindemittel u. 35 % Pigmente (bei getrocknetem Lackfilm)
Dieses Verhältnis ist ein entscheidender Faktor für die Qualität und die Eigenschaften der Beschichtung. Die sorgfältige Kontrolle der PVK ist wichtig, um die gewünschten Beschaffenheiten von Beschichtungen zu erzielen.
Mit Veränderung der PVK verändern sich auch die Eigenschaften des Lackes.
Bei zunehmender PVK
nimmt zu:
–Deckvermögen
–Kohäsion (Zusammenhangskraft) innerhalb der Farbe
–Wasseraufnahmevermögen
–Wasserdampfdurchlässigkeit
nimmt ab:
–Adhäsion (Anhangskraft) zum Untergrund
–Glanzgrad
–Dehnvermögen
KPVK – Kritische Pigment Volumen Konzentration
Die KPVK beschreibt die Grenze der PVK, bei der Pigmente gerade noch vollständig vom Bindemittel benetzt werden. An der KPVK ändern sich einige Eigenschaften des Lackes dramatisch.
Diese sind:
–Glanz
–Bewitterungsverhalten
–mechanische Eigenschaften
Glanz: Aufgrund des Fehlens eines geschlossenen Lackfilms ragen Pigment- und Füllstoffpartikel aus der Oberfläche heraus, was zu einem Verlust des Glanzes führt. Die Oberfläche des Films erscheint matt.
Bewitterungsverhalten: An der Grenzfläche zwischen Pigment und Luft ist das Pigment nicht mehr durch das Bindemittel und die darin enthaltenen Additive geschützt. Dadurch wird die Wetterbeständigkeit des Lackes erheblich beeinträchtigt. Dies wird verstärkt durch das mögliche Eindringen von Wasser in die Poren.
Mechanische Eigenschaften: Je höher die PVK ist, desto geringer ist der Zusammenhalt innerhalb der Beschichtung. Dadurch wird die Flexibilität des Lackfilms deutlich reduziert.
Fazit
Pigmente sind in vielen Bereichen von großer Bedeutung. Ihre Entwicklung, angefangen bei der frühen Gewinnung aus natürlichen Quellen bis hin zur modernen synthetischen Herstellung, hat die Vielfalt und Qualität der Farben erheblich erweitert. Ihre zahlreichen Anwendungen erstrecken sich über eine breite Palette von Branchen und sind aus unserem täglichen Leben nicht wegzudenken. Vor der Verarbeitung ist es jedoch grundlegend wichtig, sich über die Eigenschaften und Bestandteile der Pigmente zu informieren, um eine fachmännische Anwendung sicherzustellen.
Ausblick auf zukünftige Entwicklungen in der Pigmentherstellung
Die Pigmentherstellung wird sich weiterentwickeln, um umweltfreundlichere und nachhaltigere Optionen zu bieten. In Zukunft könnten innovative Technologien dazu beitragen, Farbmittel auf ressourceneffizientere Weise herzustellen und die Qualität der Farben zu verbessern.
Häufig gestellte Fragen (FAQs)
Sind Farbpartikel giftig?
Die Toxizität variiert je nach Art und Herstellungsverfahren. Viele moderne Farbmittel sind sicher und ungiftig, wohingegen einige historische, wie Bleiweiß, giftig sind. Es ist immer wichtig, sich über die Verwendung und Handhabung zu informieren.
Titandioxid – beispielsweise in weißen Fahrbahnmarkierungen enthalten, wird nachgesagt, bei Abrieb und anschließender Einatmung krebserregend zu sein.
Darüber hinaus können einige Pigmente giftige Schwermetalle wie – Antimon, Arsen, Borate, Blei, Cadmium, Kobalt, Kupfer, Mangan, Nickel, Quecksilber – enthalten (wird bei namhaften Herstellern ausnahmslos mit angegeben).
Können Pigmente verblassen?
Einige Pigmente können im Laufe der Zeit verblassen, insbesondere wenn sie UV-Licht ausgesetzt sind, daher ist es wichtig, sie zu schützen.
In der Automobilindustrie werden daher Klarlacke mit integriertem UV-Schutz verwendet, um so die Pigmente in der darunter liegenden Schicht vor Sonneneinstrahlung zu schützen.
Wie kann ich Pigmente mischen, um neue Farben zu erzeugen?
Zum Herstellen von Farben werden Pigmente einem Bindemittel hinzugefügt. Je nach Verwendung können unterschiedliche Bindemittel zum Einsatz kommen (Öle, Harze, Wachse usw.) Durch das Mischen der Pigmente untereinander in verschiedenen Verhältnissen, können Sie eine breite Palette von Farben erzeugen. Es ist wichtig, genaue Aufzeichnungen über die Rezeptur Ihrer Mischungen zu führen, um Farben wiederholbar herstellen zu können.
Woher stammen natürliche Pigmente?
Natürliche Pigmente stammen aus Mineralien, Pflanzen, Tieren und anderen natürlichen Quellen. Sie wurden historisch durch Mahlen, Extrahieren und Verarbeiten gewonnen.
Gibt es umweltfreundliche Pigmente?
Es gibt Bemühungen, umweltfreundlichere Pigmente zu entwickeln. Diese sind oft auf nachhaltige Weise hergestellt und enthalten keine giftigen Bestandteile.