Pigmente sind farbgebende Substanzen, deren Wirkung auf physikalischen Gesetzen wie Lichtabsorption, -streuung oder -reflexion beruht. Zusätzlich werden magnetische, korrosionshemmende oder elektrisch leitfähige Pulver zu den Pigmenten gezählt.

Als unlösliche Partikel in Anwendungssystemen wie Lacken, Kunststoffen, Druckfarben oder kosmetischen Formulierungen erzeugen Pigmente im Wechselspiel mit Licht unterschiedlichste optische Eindrücke für unser Auge.

Generell unterscheidet man die Pigmentklassen Weiß-, Bunt- und Schwarzpigmente sowie Lumineszenzpigmente und Effektpigmente.

Schicht-Substrat-Prinzip

Effektpigmente unterteilt man in Metalleffektpigmente und spezielle Effektpigmente, deren wichtigste Vertreter die Perlglanz- und Interferenzpigmente sind. Metalloxid-Glimmer-Pigmente sind die wichtigste Klasse der speziellen Effektpigmente. Sie basieren auf dem Schicht-Substrat-Prinzip: Die transparenten bzw. semitransparenten Pigmentplättchen reflektieren einen Teil des auftreffenden Lichtes und lassen einen anderen Teil zu tiefer liegenden Pigmentschichten hindurch, an denen wiederum Reflexion erfolgt.

Der für spezielle Effektpigmente häufig zu beobachtende irisierende Effekt kommt dadurch zustande, dass optisch hochbrechende Metalloxide, z. B. Titandioxid, auf das optisch niedrigbrechende, plättchenförmige Trägermaterial Glimmer aufgebracht werden (meist handelt es sich um natürlichen Muskovit-Glimmer, in den letzten Jahren wird jedoch auch synthetischer Fluorophlogopit-Glimmer eingesetzt). Die Wechselwirkung des Lichts mit den Grenzflächen der Glimmerplättchen, mit den darauf abgeschiedenen Metalloxidschichten und dem umgebenden Medium (z. B. Lack), in das die Pigmentpartikel eingebettet sind, erzeugt häufig einen Glanz wie bei einer Perle. Es entsteht nach dem Vorbild der Natur der charakteristische brillante Perlmutteffekt - ein Glanz, der scheinbar aus der Tiefe kommt.

Anstelle des Glimmers kommen seit wenigen Jahren auch andere Substratmaterialien wie Siliciumdioxid (SiO2), Aluminiumoxid (α-Fe2O3) und Borosilicat in Form dünner Plättchen zum Einsatz. Mit diesen synthetisch hergestellten Substratplättchen gelingt es, innovative Pigmente mit außergewöhnlichen winkelabhängigen bzw. extrem glitzernden Farbeffekten zu erzeugen. Auch im Fall dieser Effektpigmente werden Metalloxide wie Titandioxid oder Eisen(III)-oxid auf den Substratpartikeln abgeschieden.

Die Anwendungspalette der nach strengen Umweltanforderungen hergestellten speziellen Effektpigmente reicht von Automobil- und Industrielacken über Kunststoffe und Druckerzeugnisse bis zu kosmetischen Formulierungen für den dekorativen und pflegenden Bereich. Spezielle Effektpigmente mit einer zusätzlichen, wetterresistenten Nachbeschichtung kommen vorteilhaft für Außenanwendungen, z. B. für Automobillackierungen zum Einsatz. Sie weisen in ihren Anwendungssystemen hohe Stabilität über viele Jahre auf und vertragen sich zudem gut mit den Komponenten der Bindemittel. Damit kommt es auch nach sehr langen Zeiträumen nicht zu Farbabweichungen im Vergleich zur originalen Situation nach der Applikation.

Innovative funktionelle Pigmente

Neben den konventionellen funktionellen Pigmenten sind in den letzten Jahren neue Pigmente mit Funktionalitäten entwickelt und am Markt eingeführt worden, die ebenfalls auf dem für spezielle Effektpigmente genutzten Schicht-Substrat-Prinzip basieren. Dabei kommt als Substrat in den meisten Fällen Glimmer in Form dünner Plättchen zum Einsatz, während die Schichten auf den Glimmerplättchen aus Metalloxiden bestehen, die Träger der funktionellen Eigenschaften sind. In Tabelle 1 sind Beispiele für funktionelle Pigmente auf Glimmerbasis zusammengestellt.
Die in der Tabelle genannten leitfähigen Pigmente zeichnen sich gegenüber den häufig für diese Anwendung genutzten Rußpigmenten u. a. durch ihre helle Farbe aus. Diese erlaubt die Formulierung heller leitfähiger Füller und Beschichtungen mit antistatischen und elektrostatisch dissipativen (ESD) Eigenschaften.



Pigmente für die solare Wärmereflexion sind transluzent und bestehen häufig aus mit Metalloxid beschichteten Glimmerpartikeln. Sie reflektieren die Wärmestrahlung des Sonnenlichtes, sind aber in hohem Maße durchlässig für dessen sichtbaren Anteil. Derartige Pigmente eignen sich daher hervorragend für Verglasungssysteme in der Architektur und im Gartenbau, für Agrarfolien und überall dort, wo viel Licht, jedoch wenig Wärme benötigt wird.

Pigmente zur Lasermarkierung von Polymeren werden zur Kennzeichnung von Oberflächen mit Hilfe der Lasertechnik immer häufiger angewendet. Dabei werden die Pigmente in geeigneter Konzentration in das Polymer eingebracht. Die Pigmentpartikel absorbieren das einfallende Laserlicht, wodurch die Temperatur der Teilchen sehr schnell und stark ansteigt. Dies führt in vielen Materialien zu einer Karbonisierung des Polymers im Umfeld des Pigmentes und es kommt zu einer schwarzen Verfärbung (Markierung).

Neuentwicklungen

Zu den Entwicklungen der letzten Jahre, die den gewachsenen Ansprüchen an Effektpigmente immer besser gerecht werden, zählen

• Pigmente auf Basis von Borosilicat-Flakes sowie von synthetischem Glimmer
• Pigmente auf Basis von Aluminium-Plättchen, die mit hochbrechenden Metalloxidschichten umhüllt sind
• Pigmente für umweltfreundliche Wasserlacke für die Automobilindustrie
• Pigmente für lösungsmittelfreie Pulverlacke
• funktionelle Pigmente mit systemangepassten infrarotreflektierenden und infrarotabsorbierenden Eigenschaften
• funktionelle Pigmente für die verbesserte Lasermarkierung von Polymeren, die sich z. B. für das Aufbringen von schwarzen oder weißen Barcodes per Laser eignen, wodurch die Lesbarkeit und Haltbarkeit von Markierungen im Vergleich zu aufgedruckten Beschriftungen noch weiter verbessert wird.