Effektpigmente: Wie Licht das Spiel der Farben steuert


So sieht Glimmer als Mineral in natürlicher Form aus. Im Hinblick auf die geologische Zuordnung handelt es sich dabei um ein Schichtsilicat.

Effekte ... Heute baut Merck die Glimmerplättchen einfach nach, indem Trägersubstanzen wie zum Beispiel Siliziumdioxid-, Aluminium- oder Glas-Flakes genau die gleiche Transparenz wie Glimmer aufweisen und damit ungeahnte, neuartige Effekte erzielen. „Aus druckerischer Sicht ist es wichtig, anzumerken, dass wir mit einem semitransparenten Material operieren und damit das Licht brechen“, ergänzt Anwendungstechniker Andreas Becker. „Wenn kein Licht an das Pigment gelangt, erzielt man auch keinen Effekt“, so Becker weiter. Das Brechen des Lichts, also die Reflexion, steht im Gegensatz zu Metalleffektpigmenten, die die sogenannte Totalreflexion aufweisen.
„Bei Perlglanzpigmenten muss aber das Licht immer gebrochen werden, eine Totalreflexion wie bei Metallpigmenten gibt es da eben nicht. Und man hat aufgrund der Semitransparenz immer eine Untergrundfarbe“, so Becker. Was sich letztlich aber auch nutzen lässt, zur Erweiterung des darstellbaren Farbraumes. Licht trifft auf die Oberfläche auf und wird zum Teil reflektiert und zum Teil transmittiert. Dabei entspricht die Transmission immer der Komplementärfarbe. Wird Gelb reflektiert, entsteht komplementär die Farbe Blau. Hier handelt es sich um den sogenannten Interferenzeffekt.

Die Grafik zeigt, wie sich die gebräuchlichsten Pigmenttypen in ihren physikalischen und druck- beziehungsweise veredelungstechnischen Eigenschaften von­einander unterscheiden.

... ohne Farbstoffzugabe. Nun kommt eine weitere Komponente ins Spiel. Betrachtet man eine mit Perlglanzeffektpigmenten veredelte Drucksache oder einen Kosmetikartikel etc., dann besticht dieser oft durch ein schillerndes Farbenspiel. Doch da lässt sich das Auge täuschen. „Wir verwenden überhaupt keine Farbstoffe für unsere Pigmente“, so Ronald Zimmermann, Supervisor Production GFA 12 im Werk Gernsheim. Zimmermann ist als Meister für einen der Effektpigment-Produktionsbetriebe im Werk Gernsheim zuständig und kennt aufgrund seiner langjährigen Erfahrung die Pigmentproduktion bis ins kleinste Detail. „Wenn die Titandioxidschicht oben auf dem Glimmerpigment etwas dicker gemacht wird, so erhöht sich die Schichtdicke und so entsteht aufgrund der erhöhten Schichtdicke statt eines silberweißen Effektes ein Farbton. Dieser entsteht durch Lichteffekte – also die verschiedenen Wellenlängen und die damit verbundenen optischen Effekte – und nicht durch hinzugegebene Farbstoffe, wie man vermuten könnte.“
„Nehmen wir zum Beispiel die silberweißen Iriodin-Pigmentteilchen. Diese haben eine Schichtdicke von 40 bis 60 nm und sind weiß. Es entsteht also eine Totalreflexion von weiß und eine Transmission von weiß. Wenn dann etwas Goldenes gebraucht wird, verändern wir einfach das Oxid. Aus dem Titanoxid wird also ein Eisen-Titan-Mischoxid, was einen gelblichen Farbton erzeugt. Gelblicher Ton und Perlmuttanmutung ergibt einen goldartigen Ton“, so Becker weiter.
Dabei werden quasi zwei Flüssigkeiten zusammengemischt und auf dem Glimmer erfolgt eine Abscheidung der obersten Oxidschicht, die man sich im Stile einer Ausfällungsreaktion – bekannt zum Beispiel beim Mischen eines transparenten Pernod-/Ouzo-Likörs mit transparentem Wasser hin zu einem weißlichen Gemisch – vorstellen kann.
Ganz neue Produkte sind Iriodin-Pearlets und Pyrisma-Interferenzpigmente für Druck und Verpackung. Letztere stehen für eine sehr hohe Farbsättigung. Die Pyrisma-Produktlinie wurde nach dem „Merck Color Space Concept“ entwickelt, das auf komplexen kolorimetrischen Berechnungen beruht, sodass mit einer minimalen Anzahl an Pigmenten ein maximaler Farbraum erreicht werden kann.
Auf diese Weise deckt die Produktgruppe den größtmöglichen Farbraum ab, der mit acht Interferenzpigmenten erreicht werden kann. Neben den bestehenden Interferenzfarben können außerdem auch neue, faszinierende Farbräume eröffnet werden. Diese entstehen durch Mischen benachbarter Interferenzpigmente. Auf diese Weise kann mit weniger Pigmenten ein wesentlich größeres Farbspektrum abgedeckt werden als bisher. Darüber hinaus sind hiermit auch neue, bisher nicht erhältliche Interferenzfarben entstanden: Pyrisma Indigo mit einem satten Interferenzton zwischen Blau und Violett, Pyrisma Turquoise, das blau-grüne Schattierungen aufweist und Pyrisma Magenta, das die Lücke zwischen Rot und Violett schließt.

Iriodin-Pearlets. Für den Einsatz in der Druckindustrie wurden Iriodin-Pearlets entwickelt. Diese Pigmentpräparation ist für wässrige und lösemittelbasierte sowie UV-Systeme in Silberweiß- und Goldtönen erhältlich. Es handelt sich hierbei um eine quasi granulierte Form der Pigmente. Iriodin-Pearlets enthalten bis zu 95 % Effektpigmente plus Additive der korrespondierenden Druckfarbe. Der Vorteil der kleinen Kügelchen liegt darin, dass die einzelnen Pigmentteilchen bereits vordispergiert sind und somit das Einrühren in die Druckfarbe wesentlich einfacher und schneller von der Hand geht.
Im Vergleich zu herkömmlichem Iriodin in Pulverform kann ein besseres Druckbild erzielt werden, da die Gefahr eines Pigmentbruches durch das bisher aufwändige Einrühren ausgeschaltet wird. Darüber hinaus kann mit Iriodin-Pearlets nahezu staubfrei gearbeitet werden, was den Vorteil hat, dass Absauganlagen nicht mehr benötigt werden und somit kein Pigmentpulver verschwendet wird. Auch aufwändige Reinigungszeiten und -kosten entfallen.

Von Glimmer, Perlglanz- und anderen Effekten 

Die Merck-Gruppe erzielte im Jahr 2009 Gesamterlöse in Höhe von 7,7 Mrd. Euro, davon entfielen 5,8 Mrd. Euro auf den Unternehmensbereich Pharma und 1,9 Mrd. Euro auf den Unternehmensbereich Chemie. Die Aufwendungen für Forschung und Entwicklung betrugen 1,3 Mrd. Euro. Das operative Ergebnis lag bei 649 Mio. Euro, der Basis Free Cash Flow bei 852 Mio. Euro. Die Umsatzrendite (ROS) der Merck-Gruppe betrug 8,4 Prozent. Merck sieht sich selbst als Marktführer bei Flüssigkristallen und Spezial-Effektpigmenten. Die Palette an Pigmenten wird stetig erweitert. Seit dem Jahr 2000 wurden gleich drei neue Generationen an Effektpigmenten mit unter anderen synthetischen Trägermaterialien auf den Markt gebracht – zwei davon werden in Gernsheim produziert. So startete dort im Jahr 2002 die Produktion von Colorstream-Pigmenten. Die sogenannten Multicolor-Effektpigmente zeichnen sich durch einen fließenden Farbwechsel über mehrere Farbnuancen je nach Betrachtungswinkel aus. Nur zwei Jahre später führte Merck Effektpigmente der Marke Miraval ein. Diese sind gekennzeichnet durch ihre hohe Transparenz und bislang nicht erreichte Glitzer-Effekte. Bekannt ist in der Druckindustrie auch das Perlglanzpigment Iriodin, das 2009 bereits sein 50-Jahre-Jubiläum am Markt feierte.

Erschienen in DD 28/2010

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