Verlackung

Die Verlackung ist eine Methode der Farbmittelherstellung, mit der aus wasserlöslichen Farbstoffen durch Zugabe von Fällungsmitteln unlösliche Pigmente erzeugt werden. Diese Pigmente sind chemisch gesehen Salze, werden aber industriell als „verlackte Pigmente“ oder auch als „Farblack“ bezeichnet, nicht zu verwechseln mit dem Beschichtungswerkstoff Lack.

Arbeitsweise

Chemisch ist die Verlackung eine Salzbildung durch Fällung mit dem Ziel, in Wasser unlösliche Reaktionsprodukte zu erhalten, also unlösliche Salze.

Viele einfache und wirtschaftliche Farbstoffe sind wasserlöslich, insbesondere anionische und kationische Farbstoffe. Diese Eigenschaft kann bei bestimmten Anwendungen stören, beispielsweise im Offsetdruck. Um Farbechtheit zu erreichen, sind Pigmente erforderlich. Um aus den wasserlöslichen Farbstoffen preiswerte Pigmente zu erhalten, werden die für die Wasserlöslichkeit verantwortlichen funktionellen Gruppen durch Umsetzen mit geeigneten Gegenionen verändert.

Säurefarbstoffe (anionische Farbstoffe)

Anionische Farbstoffe enthalten Sulfonate oder Carboxylate. Für Sulfongruppen sind Barium- und auch Calciumionen als Verlackungsmittel geeignet. Carboxylate werden meist mit Bleiionen verlackt, was heute unter dem Aspekt des Umweltschutzes an Bedeutung verliert. Aluminium-, Eisen- und andere Schwermetallionen kommen ebenfalls zum Einsatz.

Basische (kationische) Farbstoffe

Kationische Farbstoffe enthalten Amine als Reaktionsgruppe. Sie sind brillant und farbstark und sind gut für die Malerei geeignet. Eine Verlackung der basischen Gruppen mit Heteropolysäuren führt zu Pigmenten mit ausreichender Farbechtheit.

Grundsubstanzen

Für die Verlackung interessant sind

• Anthrachinonfarbstoffe,
• Thiazinfarbstoffe und
• Triphenylmethan, aber vor allem
• Azofarbstoffe, die mit ihrem Chromphor sehr variabel sind.

Zur Qualitätskontrolle wird so lange Schwermetallsalz zur Farbstofflösung zugesetzt, bis sich auf einem Filterpapier kein Auslauf („Farbhalo“) mehr um die Probe bildet.

Druckpigmente

Druckpigmente müssen

• geeignete Farbreize aufweisen (z. B. für den Vierfarbdruck),
• hohe Deckkraft auch bei geringer Schichtdicke besitzen,
• ausreichend farbecht sein,
• im Bindemittel dispergierbar sein (was von Teilchenformen und -größen abhängt).

Lackrot C

Lackrot C-Bariumsalz

Dieses Druckfarbenpigment (C.I. Pigment Red 53) wird durch Azokupplung von 4-Chlortoluidinsäure mit 2-Naphthol gewonnen. Die Löslichkeit des Natriumsalzes (Bronzeorange, Lithosolrot C) ist zwar auch gering, aber für die Verwendung als Pigment für Offsetdruckfarben noch zu hoch. Durch die Verlackung als Calcium-, besser als Bariumsalz (CI 15585) lassen sich ausreichend unlösliche Pigmente herstellen. Sie haben sowohl die gewünschten farblichen Eigenschaften des Azofarbstoffes als auch die technisch erforderlichen Eigenschaften.

Elementaranalyse (Gew-%)

Ba	C	H	N	O	S	Cl
15,5 Gew-%	45,9 Gew-%	2,7 Gew-%	6,3 Gew-%	14,4 Gew-%	7,2 Gew-%	8,0 Gew-%

Der seit ca. 1900 produzierte Calciumlack wird bis heute als Farbpigment eingesetzt, daher der Name „Lackrot C“. Das Bariumsalz hat nicht nur bessere technische Eigenschaften, sondern auch einen tieferen Rotton, und wird daher oft als „Lackrot R“ gehandelt. Die chemische Formel des Bariumsalzes ist Ba(C₁₇H₁₂N₂O₄ClS)₂, mit einer molaren Masse von 888,6 g/mol.

Bariumionen sind im Gegensatz zu Calciumionen für den Menschen giftig. Das Bariumsalt ist daher durch die Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 über kosmetische Mittel im Kosmetikbereich verboten. Es findet sich dennoch in Nebenprodukten wie der Fanschminke.

Scheckfarbstoff AS

Scheckfarbstoff AS

Der Farbstoff ist wegen seiner Eigenschaft mit einem deutlichen Farbumschlag als Base-Säure-Indikator für den Wertpapierdruck geeignet. Aufgrund der Wasserlöslichkeit des Grundfarbstoffes bestehen wesentliche Einschränkungen für die einsetzbaren Druckverfahren. Der Grundkörper ist eine Carbonsäure, die mit Bleiionen verlackt werden kann. Die Indikatoreigenschaft bleibt erhalten, und der Bleigehalt ist für den Einsatzzweck vertretbar.

Rhodamin-Lack

Rhodamin B

Der kationische (basische) Farbstoff Rhodamin B entspricht in guter Näherung dem beim Skalendruck benötigten Magentafarbton. Als Farbstoff ist im Flexodruck unmittelbar einsetzbar. Allgemein ist er jedoch unbehandelt nicht als Druckpigment geeignet. Besonders im Offsetdruck würde der Farbstoff ins Wasser gelangen, und sich gleichmäßig über die Druckfläche verteilen. Für den praktischen Einsatz sind komplexe Metallsäuren geeignet, meist werden die Rhodamine mit Phosphor-Wolfram-Molybdän-Säure (PTM) verlackt. PTM-Lacke auf Rhodaminbasis sind als Magenta im Vierfarbdruck geeignet und nach DIN 16508/9 im Hoch- und Offsetdruck zugelassen. Allerdings ist die Lackierechtheit und die Alkaliechtheit oft zu gering.

Beizenfarbstoffe

Diese Farbstoffgruppe erhält ihre gute Farbechtheit meist durch eine Komplexbildung mit Metallionen. Die Technik wird oft in der Textilfärbung genutzt. Dazu werden zunächst die löslichen Farbstoffe auf die Faser aufgebracht, und dann wird mit Metallsalzen „gebeizt“. Vorwiegend mit Chrom wird eine Fixierung auf der Faser durch Komplex- oder Salzbildung erreicht, was die Waschechtheit stark verbessert. Weil dazu immer Schwermetalle erforderlich sind, wird das Verfahren aufgrund ökologischer Überlegungen heute nicht mehr industriell eingesetzt. Es spielt noch in der Hobbyfärberei eine Rolle, und wird in geringer Menge zur Anfärbung von biologischem Material genutzt.

Farblacke biologischer Herkunft

Aus Pflanzen gewonnen

Hämatein-Lack

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Extraktiv kann aus Blauholz Hämatoxylin in Form farbloser Kristalle gewonnen werden, die an der Luft zu braunem Hämatein oxidieren. Hämatein bildet mit Zn²⁺, Fe³⁺, Cr³⁺, Al³⁺ braune bis violette Chelat-Komplexe. Diese Farblacke sind wenig lichtbeständig, werden aber als Anfärbemittel in der Histologie eingesetzt.

Krapp-Lack

Alizarin: gelb-orange (Alizarin bzw. 1,2-Dihydroxy-9,10-anthrachinon)

Extraktiv kann aus der Pflanze „Echte Färberröte“ ein Alizazin-Glycosid in Form gelblicher Kristalle gewonnen werden. Beim Trocknen entsteht Alizarin. Alizarin bildet mit Ca²⁺; Fe³⁺; Cr³⁺; Al³⁺; Ti³⁺ rote bis rotviolette Chelat-Komplexe (beispielsweise der Alizarin Krapplack (Al)). Diese Farblacke werden zum Nachweis der entsprechenden Kationen in der analytischen und klinischen Chemie eingesetzt. Früher wurden Wolle und Seide mit Alizarin rot gefärbt, heute haben synthetische Farbstoffe das natürlich gewonnene Alizarin vom Markt verdrängt.

Flavonoide Lacke

Aus unterschiedlichen Pflanzen können durch Extraktion Grundstoffe für die Verlackung gewonnen werden.

Pflanze	lat. Name	Farbstoff
Färberreseda	Reseda luteola	Luteolin
Gelbholz oder Färbermaulbeerbaum	Morus tinctoria	Morin
Färbereiche	Quercus tinctoria	Quercetin
Kreuzbeere	Rhamnus	Rhamnetin, Flavone

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Flavone bilden mit verschiedenen Metallionen Farblacke in allen Farben. Wegen ihrer geringen Lichtechtheit haben sie keine Bedeutung in der technischen Nutzung. Sie kommen aber in Blütenblättern vor, so dass die Blütenfarben standortabhängig, je nach geologisch vorhandenen Metall-Spuren, durch Bildung des Farblackes variiert.

Aus Tieren gewonnen

Carmin-Lack

Carmin-Lack ist ein dunkelrotes Pulver. Extraktiv kann aus Cochenille, einer Läuseart, Carminsäure gewonnen werden. Die getrockneten Körper von weiblichen Coccus cacti (L.) enthalten ungefähr 10 % Carminsäure. Diese Farbsäure wird in saurer Lösung extrahiert und bevorzugt mit Aluminium-Calcium-, Aluminium- oder Aluminium-Zinn-Salzen verlackt, um einen Farblack mit einem brillanten Farbton zu erhalten. Im Colour-Index trägt es die Bezeichnung C.I. 75470 oder Natural Red 4. Andere Bezeichnungen sind Cochenille-Lack und Mönchslack. Die Licht- und Wetterechtheit ist nur gering, die Wasserechtheit ist abhängig vom Verlackungsmittel. In organischen Lösungsmitteln ist der Farblack unlöslich. Er ist hitzebeständiger als andere Lebensmittelfarbstoffe und kaum anfällig gegen Oxidation oder Reduktion.

Anthrachinone: gelb-orange (Carminsäure bzw. (1R)-1,5-Anhydro-1-(7-carboxy- 1,4,6-trihydroxy-8-methyl-9,10-dioxo-9,10- dihydroanthracen-2-yl)-D-glucitol)

Carminsäure bildet mit Ca²⁺ und Al³⁺ wenig lichtechte, dunkelrote, mit Sn²⁺ scharlachrote Chelat-Komplexe. Die Bildung des Farblackes wird in der analytischen Chemie als Nachweise für Al³⁺ verwendet. Carminsäurelacke wurden in Lippenstiften verwendet.

Einfluss des Metall-Kations auf die Farbe von Carminlacken

Verlackungsmetall	Farbton
Aluminium	karmesinrot
Aluminium/ Zinn	scharlach
Barium	stumpf violett
Chromium	purpur
Kupfer	bordeauxrot
Eisen	purpur
Blei	rotbraun
Magnesium	pink
Quecksilber	scharlachrot
Zinn	scharlachrot
Uran	grün
Zink	purpurrot

Historisch war Carminlack ein wichtiges, weil farbreines, natürliches Farbmittel. Bis über die Mitte des 19. Jahrhunderts wurde es verbreitet für die Textilfärbung und als Pigment eingesetzt. Die „red coats“ in der britischen Armee wurden so gefärbt, bis dafür 1878 Azoscharlach eingeführt wurde. Heute hat Carminlack seine Bedeutung als gutes Farbmittel für Lebensmittel, Arzneien und in der Kosmetik. Vorwiegend wird er für Wasseranfärbungen, Backwaren, Kosmetika und auch für Druckfarben genutzt. Er erfüllt die Bedingung, ein natürlicher Farbstoff – also kein Teerfarbstoff – zu sein und wird dauerhaft in den entsprechenden Listen ohne bekannte Zwischenfälle geführt. Seine Echtheiten sind besser als die anderer Lebensmittelfarbstoffe, und es ist das einzige natürliche Pigment, das für Augen-Make-Up geeignet ist.

Indischgelb

Indischgelb ist ein historischer Magnesium-Calcium-Farblack der Euxanthinsäure. Euxanthinsäure ist ein pathologisches Stoffwechselprodukt von Rindern, die mit Mangobaumblättern gefüttert werden und unter Flüssigkeitsmangel leiden. Diese bilden einen intensiv gelbgefärbten Harn, aus dem sich die Euxanthinsäure beim Konzentrieren abscheidet. Indischgelb ist ein Xanthen-Farbstoff. Früher wurde er als Malerfarbe verwendet.

Xanthone: gelb-orange (Indischgelb, Euxanthinsäure)

Literatur

• W. Fühler (Hrsg.): Zusammensetzung, Herstellung und Verwendung von Druckfarben. Gebr. Schmidt, Stuttgart 1975.
• Paul Rys, Heinrich Zollinger: Leitfaden der Farbstoffchemie. Verlag Chemie, Weinheim 1976

Weblinks

• Chemie der Farbstoffe

Einzelnachweise