1. Einleitung
„Schon vor einigen tausend Jahren verstanden es die Menschen, Stoffe zu färben. Die Farbstoffe dafür gewannen sie aus Pflanzen, Mineralien und von Tieren. Erst vor mehr als hundert Jahren gelang es den Chemikern, synthetische Farbstoffe herzustellen. Heute werden fast alle Farbstoffe chemisch gewonnen, hauptsächlich aus Teer. In Flüssigkeiten gelöst, werden die Farbstoffe unter anderem als Anstriche verwendet.“(1)
So wird der Begriff Farbstoff in einem alten Kinderlexikon erklärt. Heutzutage versteht man unter dem Begriff Farbstoff ein in Lösungsmitteln oder Bindemitteln löslichen Stoff, der in der Lage ist, andere Stoffe zu färben, indem sie an ein Trägermaterial gebunden werden oder in dieses eindringen.
[...]
_____
(1) Zitat: „Siegfried Bellack, Edeltraud Dölling u.a.: von Anton bis Zylinder. Das Lexikon für Kinder. S. 117. Berlin 19788
Gliederung
1. Einleitung
2. Farbmittel
3. Pigmente
3.1. Anorganische Pigmente
3.2. Organische Pigmente
3.2.1. Untergliederung hinsichtlich der chemischen Struktur
3.2.1.1. Azofarbstoffe
3.2.1.2. Anthrachinonfarbstoffe
3.2.1.3. Triphenylmethanfarbstoffe
3.2.1.4. Polymethinfarbstoffe
3.2.1.5. Indamine und Indophenole
3.2.1.6. Indigoide Farbstoffe
3.2.1.7. Phtalocyanin Pigmente
3.2.1.8. Chinacridon Pigmente
3.2.1.9.Schwefelfarbstoffe
3.2.1.11. Phtaleine
3.2.2. Untergliederung hinsichtlich färberischen Verhaltens
3.2.2.1. Substantive Farbstoffe / Direktfarbstoffe
3.2.2.2. Beizenfarbstoffe / Metallkomplexfarbstoffe
3.2.2.3. Entwicklungsfarbstoffe
3.2.2.4. Küpenfarbstoffe
3.2.2.5. Dispersionsfarbstoffe
3.2.2.6. Reaktivfarbstoffe / Reaktionsfarbstoffe
3.2.2.7. Saure Farbstoffe
3.2.2.8. Basische Farbstoffe
3.3.Anorganische und organische Pigmente mit besonderen Eigenschaften
3.3.1. Leuchtpigmente
3.3.1.1. Fluoreszenz-Pigmente
3.3.1.2. Phosphoreszenz-Pigmente
3.3.1.3 Autoluminophore
3.3.2. Metalleffekt Pigmente
3.3.3. Perlglanz Pigmente
1. Einleitung
„Schon vor einigen tausend Jahren verstanden es die Menschen, Stoffe zu färben. Die Farbstoffe dafür gewannen sie aus Pflanzen, Mineralien und von Tieren. Erst vor mehr als hundert Jahren gelang es den Chemikern, synthetische Farbstoffe herzustellen. Heute werden fast alle Farbstoffe chemisch gewonnen, hauptsächlich aus Teer. In Flüssigkeiten gelöst, werden die Farbstoffe unter anderem als Anstriche verwendet.“[1]
So wird der Begriff Farbstoff in einem alten Kinderlexikon erklärt. Heutzutage versteht man unter dem Begriff Farbstoff ein in Lösungsmitteln oder Bindemitteln löslichen Stoff, der in der Lage ist, andere Stoffe zu färben, indem sie an ein Trägermaterial gebunden werden oder in dieses eindringen.
2. Farbmittel
Der Farbgebung dienen zahlreiche natürliche oder künstliche Stoffe, die Farbmittel, die sich im verwendeten Bindemittel lösen können - die Farbstoffe; oder darin unlöslich sind - die Pigmente. Die Pigmente und die Farbstoffe erfüllen viele Funktionen. Sie geben der Beschichtung ein farbiges Aussehen, decken den Untergrund ab und verhindern somit, dass korrosionsfördernde Stoffe an das Material gelangen. Bestimmte Pigmente erzeugen metallische Reflexionen. Die Farbmittel können aber auch Lumineszenz zeigen oder Strahlung, wie Ultraviolette oder Wärmestrahlung absorbieren. Als Gerüst- und Stützstoffe verbessern sie die mechanischen Eigenschaften wie die Leitfähigkeit, die Durchschlags-festigkeit, die Schleifbarkeit oder die Abriebfestigkeit des Materials. Sie passivieren den Untergrund, können die Feuergefährlichkeit verringern, beteiligen sich an der Filmvernetzung bzw. Filmverfestigung und lassen durch Sensibilisierung fotochemische Reaktionen zu.
Man sieht also das die Farbmittel nicht nur färben, sondern auch viele weitere zweckmäßige Eigenschaften besitzen.
In den nachfolgenden Kapiteln wird besonders auf Pigmente eingegangen, wobei natürlich auch viele Pigmente in eine wasserlösliche Form überführt werden, da sie nur so verwendet werden können.
3. Pigmente
Die Pigmente hingegen bilden keine echten Lösungen, sondern sind in ungelöster Form fein dispergiert. Im wesentlichen ist die Auswahl der Pigmente abhängig von den optischen Qualitäten wie Farbe bzw. Farbton, Farbstärke, Aufhellvermögen und Deckvermögen, dem Verhalten im Bindemittel, der Dispergierbarkeit und der Beständigkeit gegenüber Licht, Hitze, Wetter und Chemikalien. Bei den Pigmenten unterscheidet man in anorganische Pigmente, organische Pigmente und Pigmente mit besonderen Eigenschaften, wozu die Glanzpigmente und die Leuchtpigmente zählen. Es gibt auch die Begriffe Weißpigmente, Schwarz – oder Rußpigmente und Buntpigmente, die sich aber alle in die drei oben genannten Gruppen einordnen lassen.
3.1. Anorganische Pigmente
Natürliche Pigmente erhält man durch Mahlen, Schlämmen oder Trocknen von anorganischen Stoffen. In der nachfolgenden Tabelle sind einige erwähnt und die chemischen Formeln zum Teil vereinfacht.[2]
Künstliche Pigmente werden auf chemischen Wege hergestellt. Das großtechnisch in mehreren Tonnen pro Jahr hergestellte Titandioxid ist wohl das Wichtigste. Dieses Pigment wird aus dem Ilmenit (FeTiO3) durch Aufschluss mit Schwefelsäure zu TiOSO4 weiterverarbeitet. Anschließend wird das TiOSO4 durch einblasen von Wasserdampf hydrolysiert und durch Hinzugabe von Rutil - oder Anataskeimen wird die gewünschte Modifikation auskristallisiert. Allerdings wird hauptsächlich das Rutil genommen, da es außenbeständig ist. Das Rutil hat den größten Brechungsindex unter den Weißpigmenten. Für eine optimale Farbgebung ist die Partikelgröße maßgebend. Ein Titandioxidpartikel kann bis zirka 0,5 mm klein sein. Weitere Weißpigmente seien nur kurz in einer Tabelle zusammengefasst.[3]
Eine weitere Sparte sind die Rußpigmente, wobei der Ruß als Farbmittel das Wichtigste ist. Ruß wird durch partielle Oxidation von hochsiedenden, hocharomatischen Fraktionen bei 800°C bis 1000°C gewonnen. Der Teilchendurchmesser liegt je nach Herstellungsverfahren bei 10 bis 100 nm. Ruß findet in hochwertigen Industrielacken und in Druckfarben Einsatz. Heutzutage wird Ruß allerdings als Füllstoff bei der Autoreifenproduktion verwendet. Ein weiteres Schwarzpigment ist in Anhang II ersichtlich.3
Weiterhin gibt es noch die Gelb-, Rot- und Braunpigmente. Diese Pigmente sind meistens Mischungen aus den verschiedenen Eisenoxiden, wobei die Farbgebung von der Partikelgröße abhängig ist. Je größer die Pigmente sind desto heller wirkt der Farbton. Beispiele hierfür sind die gelben Eisenoxidpigmente. Diese werden aus Eisensulfat unter Zugabe von Natronlauge und Durchleiten von Luft hergestellt. Die zunächst sehr kleinen Partikel werden nach längerer Reaktionszeit größer, so dass man die Partikelgröße mit der Reaktionszeit einstellen kann. So kann man Farbtöne von hellgelb bei einem Partikeldurchmesser unter 0,01 mm, bis zu orangegelb bei einem Durchmesser über 0,1 mm, erhalten. Ein weiteres Pigment dieser Gruppe ist das dunkelbraune bis schwarze Eisenoxid. Auch dieses stellt man aus Eisen(II)-sulfat mit Natronlauge und Durchleiten von Luft her. Die Luft wird solange durchgeblasen bis sich ein Verhältnis von Fe(II) : Fe(III) = 1 eingestellt hat, und somit erhält man das Fe3O4. Früher wurde das schwarze Eisenoxid durch Reduktion von Nitrobenzen mit Eisendrehspänen unter Zugabe von katalytischen Mengen an Salzsäure hergestellt. Dieses war früher der Weg um Anilin herzustellen, heutzutage wird dieses Verfahren nur noch zur Herstellung des schwarzen Eisenoxidpigmentes genutzt. Dieses Pigment findet man sowohl bei den Schwarzpigmenten als auch bei den Braunpigmenten. Es gibt allerdings noch viele weitere Buntpigmente.3
3.2. Organische Pigmente
Zu den natürlichen organischen Pigmenten gehören die Farbstoffe, die schon seit Jahr-hunderten aus Pflanzen und Tieren gewonnen wurden. Heutzutage haben diese aber keine Bedeutung mehr, da sie den hohen Qualitätsanforderungen nicht mehr genügen. Beispiele für Farbstoffe pflanzlicher Herkunft sind Indigo, Krapppigmente, Kasseler Braun und Gummigutt. Für die tierischen Farbstoffe sind Beispiele wie Sepia, Karmin, Knochenkohle und antikes Purpur zu nennen.
Indigo wurde früher aus den tropischen Pflanzen der Gattung Indigoferra gewonnen. Er war sowohl früher als auch heute, synthetisch hergestellt, ein wichtiger blauer Farbstoff. Die Krapppigmente haben eine intensive rote Färbung. Krapppigmente wie das Alizarin und das Purpurin wurden aus den Wurzeln der Färberröte (Rubia tintorum), früher Krapp genannt, und anderen Rubiazeen (Rötegewächsen) gewonnen. Kasseler Braun, Kölnische Erde oder auch als Van - Dyk – Braun bekannt, ist feinerdige, amorphe Braunkohle mit einem großen Anteil an Huminsäuren. Dieser Farbstoff ist nicht besonders luft- und lichtbeständig und findet größtenteils Anwendung für Holzbeizen. Verschiedene asiatische Hartheugewächse liefern ein giftiges Harz, das Gummigutt, das bei Berührung mit wässrigen alkalischen Lösungen tiefrot wird. Dieser Farbstoff ist unbedeutend und findet nur Anwendung als Aquarellfarbe.
Sepia ist ein schwarzbraunes Pigmentsekret der Enddarmanhangdrüse von Kopffüßern wie zum Beispiel dem gemeinen Tintenfisch. Sepia erhielt vor allem in der Aquarellmalerei Eingang. Das rote und wasserunlösliche Pigment Karmin wird aus getrockneten weiblichen Nopal Schildläusen, sogenannten Cochenille, gewonnen, wobei man aus einem Kilogramm Cochenille etwa fünfzig Gramm Karmin erhält. Heutzutage wird dieses Pigment für Tinten, Lebensmittelfarben (roter Farbstoff im Campari®) und für die Zubereitung von kosmetischen und galenischen Präparaten sowie in der Mikroskopie verwendet. Knochkohle entsteht durch erhitzen entfetteter Knochen unter Luftabschluss und diente für Innen – und Außenanstriche. Das antike Purpur oder auch typisch Purpur wurde aus der im Mittelmeerraum lebenden Purpurschnecke gewonnen. Um ein knappes Gramm Purpur zu erhalten benötigte man etwa 1000 Schnecken.
In den letzten hundert Jahren ist auf dem Gebiet der organischen künstlichen Pigmente ist sehr viel geschehen. Heutzutage ist es möglich nahezu jeden Farbton auf synthetischem Wege herzustellen.
Die Gruppe der organischen Farbstoffe kann man einmal nach dem färberischen Verhalten untergliedern aber auch hinsichtlich ihrer chemischen Strukturen.
[...]
[1] Zitat: „Siegfried Bellack, Edeltraud Dölling u.a.: von Anton bis Zylinder. Das Lexikon für Kinder. S. 117. Berlin 19788
[2] siehe Anhang I
[3] siehe Anhang II
-
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X. -
Upload your own papers! Earn money and win an iPhone X.