Farbmittel wird als Oberbegriff für Substanzen verwendet, die mit dem Ziel hinzugefügt oder aufgetragen werden, die Farbe eines Materials oder einer Oberfläche zu verändern.

Verwendung

Farbmittel können für viele Zwecke verwendet werden, einschließlich Drucken, Lackieren und zum Einfärben von Lebensmitteln, Textilien oder Kunststoffen.

Wirkung

Die Wirkungsweise der Farbmittel resultiert aus ihrer Eigenschaft, spezifische Wellenlängen des sichtbaren Lichts entweder zu absorbieren (bzw. durchzulassen) oder zu streuen (inkl. gerichteter Streuung, auch Reflektion genannt).

Klassifizierung

Die meisten Farbmittel können als Farbstoffe oder Pigmente klassifiziert werden, bzw. einer Kombination aus beiden.

Farbstoffe

Farbstoffe sind im Anwendungsmedium, d. h. in Wasser oder organischen Lösungsmitteln, löslich. Ein solcherart molekular gelöster Farbstoff kann ein Medium lichtabsorbierend machen, so dass es beim Durchschauen zwar farbig (z.B. farbige Folie), aber doch vollständig „transluzent“ bleibt: alle Gegenstände, die man in der Durchsicht betrachtet, bleiben in voller Schärfe sichtbar.
Typische Anwendungen sind die Färbung von Textilien, Inkjet-Tinten oder das „einfache“ Einfärben von Papier und Kunststoffen.

Bekannte Farbstoffe

Hier folgt eine kurze Liste von bekannten und häufig verwendeten Farbstoffen (bei Wikipedia gibt es eine vollständige Liste):

  • Mauvein war der erste Anilinfarbstoff der namensgebenden Farbe mauve (violett / purpur).
  • Der Pflanzenfarbstoff Indigo kann aus der indischen Indigopflanze oder dem einheimischen Färberwaid gewonnen werden.
  • Malachitgrün ist eine zu den Triphenylmethanfarbstoffen gehörende organische Verbindung von leuchtend grüner Farbe (erstmals 1877 synthetisiert).
  • Safran wird aus einer Krokusart gewonnen. Der färbende Bestandteil ist der Farbstoff Crocetin.
  • Der echte Purpur, ein organischer Farbstoff aus Meeresschnecken, wird nur noch selten, meist für religiöse Zwecke oder zu Restauration alter Stoffe benutzt.
  • Das echte Karminrot oder Karmesin ist ein organischer Farbstoff, der aus Schildläusen gewonnen wird.

Pigmente

Pigmente sind im Anwendungsmedium unlöslich. Es liegt im Medium dispers in Form kleiner Partikel (im µm (Mikrometer) bis nm (Nanometer) Bereich), teilweise auch in kristalliner Form, vor. Beim Durchschauen durch eine mit Pigmenten gefärbte Folie wäre das Bild „trübe“.
Pigmente besitzen üblicherweise ein höheres Echtheitsniveau als Farbstoffe.
Typische Anwendungen sind Dispersionsfarben, Lacke, Kunststoffe, Druckfarben und Künstlerfarben.

Bekannte Pigmente

Hier folgt eine kurze Liste von bekannten und häufig verwendeten Pigmenten (bei Wikipedia gibt es eine vollständige Liste):

  • Kobaltblau, auch Thénards Blau, ist ein seit dem Altertum bekanntes Kobalt-Aluminium-Oxid. Es ist das klassische Blau des chinesischen Porzellans.
  • Grünspan, auch Spanisches Grün, ein historisch wichtiges grünes Pigment, das wegen seiner Giftigkeit heute selten verwendet wird.
  • Drachenblut ist ein karminrotes Naturharz verschiedener Pflanzen, das als Phytopharmakon verwendet wird.
  • Cadmiumrot wird trotz erheblicher toxikologischer und ökologischer Bedenken nach wie vor in Künstlerfarben verwendet.
  • Titandioxid (Pigmentdurchmesser: etwa von 200 nm bis 300 nm) hat einen Brechungsindex, der deutlich größer als der der meisten organischen Farbmittel ist, und kann daher das Licht effektiv streuen, so dass sich eine gut deckende weiße Farbe ergibt.

Unterschiede

In beiden Gruppen kann unterschieden werden:

  • nach der Farbe: in weiße, bunte, schwarze, Effekt- und Leuchtfarbmittel.
  • nach der Quelle: anorganische und organische Farbmittel.
  • nach chemischen Eigenschaften in z. B. Elemente, Oxide, Sulfide, Chromate, polyzyklische, ionische, etc. Farbmittel.

Farbcharakteristik

Unter Farbcharakteristik (auch: „Färbecharakteristik“) versteht man den geometrischen Ort aller Farben im Farbenraum, die mit einem Farbmittel bei gegebener Verarbeitungs- und Applikationstechnik konzentrations- und schichtdickenabhängig erreicht werden können.
Die „färberischen“ Eigenschaften z.B. eines Pigments hängen von vielen Faktoren ab:

  • vom Zustand der Dispergierung
  • der kolloidalen Stabilität im Medium
  • vom Typ des Weißpigmentes mit dem es gemischt wird
  • von der Schichtdicke
  • von der Art und Farbe des Untergrundes

So hat ein Pigment nicht eine Farbcharakteristik, sondern abhängig von der Verarbeitungs- und Applikationstechnik quasi unendlich viele. Daher ist im Kontext der Farbcharakteristik eines Farbmittels also immer eine ganz bestimmte gemeint. Liegen Verarbeitungs- und Applikationstechnik aber einmal fest, dann ist die Farbcharakteristik so typisch geprägt, wie der Fingerabdruck eines Individuums.

Chemie

Einige Substanzen können je nach Medium oder chemischer Gruppe als Pigment oder als Farbstoff vorliegen. So ist echtes Indigo zur Färbung von Jeans am „gefärbten Produkt“ ein Pigment, da es in der Baumwollfaser unlöslich ist. Als Farbstoff wird Indigo zu in seiner löslichen „Leukoform“ (chemisch: Verknüpfung) reduziert und ist in dann in Wasser löslich.

Optik

Pigmente streuen auch das Licht in der Aufsicht in Richtung Betrachter, so dass sich das Licht auch in einer optisch unendlich dick pigmentierten Schicht „nicht verliert“. Medien hingegen, die ausschließlich mit gelösten Farbstoffen eingefärbt sind (also keine streuenden Pigmente enthalten), können „aus sich selbst“ in unendlich dicker Schicht kein Licht remittieren. Unabhängig davon, in welcher Farbe sie gefärbt sind, wirken sie in der Aufsicht schwarz, weil sich das Licht „in ihnen verliert“.

Spezialfarbmittel

Spezialfarbmittel sind Farbmittel die ihren Farbton unter dem Einfluss von physikalischen oder chemischen Größen ändern.

  • Temperaturabhängig: Farbmittel mit Thermochromie
  • UV-Licht: Fluoreszenzfarben
  • Unter Einfluss von Licht reagierende Farbstoffe: photochrome Farbstoffe
  • Indikatorfarben: werden durch Säure-Base-Reaktionen oder Redox-Vorgänge beeinflusst und helfen chemische Stoffklassen zu identifizieren
  • Druckempfindliche Farbmittel
  • Färbende Zusätze (Leuchtsatz) in der Pyrotechnik beruhen zumeist auf den Spektrallinien der Elemente; z.B. Gelbe Natriumsalze