Ultramarin

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Dieser Artikel erläutert Ultramarin als Pigmente und Farben. Der gleichnamige Yachthafen am Bodensee ist unter Ultramarin (Marina) zu finden. Für weitere Bedeutungen siehe Ultramarine.
Ultramarinblau
(Farbcode: #120a8f)

Ultramarin (lat. ultramarinus für "überseeisch; über das Meer") ist ein blauer Farbton. Ultramarinblau steht aber auch für eine Sammelbezeichnung für anorganische Pigmente unterschiedlicher Farbe mit ähnlichem chemischen Aufbau. Die Pigmente sind sehr lichtecht. Die früher zur Pigmentherstellung verwendeten Mineralien wurden „über das Meer“ nach Europa importiert, so ist der Begriff Ultramarin entstanden.

Der Farbton Ultramarin[Bearbeiten]

Begriffsklärungen und Geschichte[Bearbeiten]

Mit dem Farbton Ultramarin kennzeichnet man heute den Farbton des Pigments "Ultramarinblau dunkel", das international unter der Bezeichnung Pigment Blue 29 gehandelt wird. In der Werbung wird das Blau gerne eingesetzt, um eine positive Stimmung beim Käufer zu wecken. Abweichend davon sind zahlreiche weitere Ultramarinpigmente erhältlich, die grün oder rotstichig und heller oder dunkler sind. Alle Sorten werden industriell in Produkten des Alltags oder in Künstlerfarben verarbeitet. Ultramaringrün wird heute kaum noch verwendet. Im erweiterten Sinne deckt der Farbton Ultramarin also den gesamten Bereich von einem Grünblau über ein sattes Blau bis zu einem dunklen Rosa ab.

Der Begriff Ultramarin geht auf die Geschichte der Farbenbeschaffung und der Farbenherstellung zurück. Das blaue Gestein Lapislazuli und vor allem das daraus hergestellte Pigment "Fra Angelico Blau" war wegen seiner Beständigkeit und des aufwändigen Herstellungsverfahrens schon im Mittelalter sehr kostbar. Lapislazuli wird auch in China, Persien und Tibet gefunden. Die besten Sorten kamen aber schon im Mittelalter aus Afghanistan über Venedig nach Europa. So entstand der Name azurro ultramarine, was soviel bedeutet wie "Das Blau von jenseits des Meeres".[1][2][3] Die Herstellung von Pigmenten aus Lapislazuli ist erst ab dem frühen Mittelalter dokumentiert. Damit gilt Fra Angelico Blau als relativ modernes Blaupigment.[4] Ägyptisch Blau oder Maya-Blau haben eine andere chemische Zusammensetzung und sind wesentlich älter.

Sorteneinteilung[Bearbeiten]

Der Colour Index führt[5] folgende Varietäten des Pigments auf

  • Ultramarinblau als Pigment Blue 29 (77007)[6],
  • Ultramaringrün als Pigment Green 16
  • Ultramarinrot als Pigment Red 259[7]
  • Ultramarinviolett als Pigment Violet 15[8]

RAL-Farbsystem[Bearbeiten]

Im RAL-Farbsystem ist Ultramarinblau als Farbe RAL 5002 definiert. Heute ist es die Farbe des Technischen Hilfswerks und ganz allgemein die Signalfarbe für Hinweise und Schutzpflicht nach DIN 4844.

Natürliches Ultramarinblau, Fra Angelico Blau[Bearbeiten]

Das Jüngste Gericht, aus dem Stundenbuch des Herzogs von Berry, 1412–1416

Natürliches Ultramarinblau oder Fra Angelico Blau ist ein Pigment, das aus Lapislazuli gewonnen wird. Das Mineral Lasurit im Gestein Lapislazuli ist ein komplexes schwefelhaltiges Aluminiumsilikat, dieses besitzt die blaue Farbe. Das Gestein ist nur an einer einzigen Fundstelle im Norden Afghanistans in herausragender Qualität - also mit hohem Lasuritanteil - zu finden. Aus dem gemahlenen Lapislazuli wird in verschiedenen Reinigungsverfahren das besonders lichtechte blaue Farbpigment gewonnen. Dazu wird der zu Pulver zermahlene Lapislazuli mit Wachsen, Harzen und Ölen vermischt. Dann kommt die Masse in Stoffsäckchen aus Baumwolle oder Leinen, anschließend wird sie unter Wasser ausgeknetet. So gelangen nur die feinsten Lasuritteilchen durch das Tuch in das Wasser. Pyrit, Kalk und andere Bestandteile des Lapislazuli bleiben in der Knetmasse zurück. Die Reste im Tuch werden als Ultramarinasche bezeichnet. Insgesamt sind für die Pigmentgewinnung bis zu 49 Arbeitsschritte notwendig, was noch heute den hohen Preis ausmacht. Schon Albrecht Dürer wog das Pigment mit Gold auf. [9] Aufgrund seiner Kostbarkeit konnte es in der Malerei nur sparsam eingesetzt werden und kam vor allem bei bildlichen Darstellungen von Jesus Christus oder der Jungfrau Maria zu Einsatz. Außerdem wurde es in der Buchmalerei verwendet.[10]

Synthetisches Ultramarinblau[Bearbeiten]

Ein französischer Ausschuss setzte im Jahre 1824 einen hohen Preis für denjenigen aus, der ein Verfahren zur künstlichen Herstellung von Ultramarinblau entwickeln könnte. 1828 erhielt der Franzose Jean-Baptiste Guimet den Preis für die künstliche Herstellung von Ultramarin aus Quarz, Kaolin, Soda oder Natriumsulfat, Schwefel und Holzkohle, die ihm zwei Jahre zuvor 1826 gelungen war. Fast gleichzeitig mit Guimet entwickelte Christian Gottlob Gmelin in Tübingen 1828 ein entsprechendes Verfahren.[11]

Im Jahr 1828 erfand Friedrich August Köttig das Meißner Lasursteinblau, eine Variante des künstlichen Ultramarins. Dieses Herstellungsverfahren erlangte 1829 Fabrikationsreife.

1834 gründete Carl Leverkus die erste deutsche Fabrik zur Herstellung künstlichen Ultramarins. 1845 gelang Wilhelm Büchner die Entwicklung einer erheblich vereinfachten Produktionsweise, die zur Gründung seiner Ultramarinfabrik in Pfungstadt führte.

Deckblatt des ersten Reichspatents

1836 begann Johannes Zeltner aus unternehmerischen Interesse, das von Thomas Leykauf und Friedrich Wilhelm Heyne (1804 – 1885) entwickelte Verfahren zur Erzeugung von Ultramarin.[12] zu fördern. 1838 errichtete er an der heutigen Zeltnerstraße in Nürnberg die erste Ultramarinfabrik in Bayern, die Nürnberger Ultramarinfabrik. Zeltner meldete am 2. Juli 1877 sein Verfahren zur Herstellung einer rothen Ultramarinfarbe zum Patent an. Dies war überhaupt das erste Patent in Deutschland.[13] Die jährliche Weltproduktion beträgt heute über 20000 Tonnen.[14]

Herstellung[Bearbeiten]

Folgende Rohmaterialien werden für die Herstellung von synthetischem, reinblauem Ultramarin eingesetzt:

  1. Eisenfreies Kaolin (Al2O3 · 2SiO2 · 2H2O) oder ein anderes reines Tonmineral; bei letzterem sollte aber für ein gutes Resultat das Verhältnis von Kieselsäure (SiO2) zu Aluminiumoxid (Al2O3) dem von Kaolin möglichst gleichen;
  2. kalziniertes (wasserfreies) Natriumsulfat (Na2SO4);
  3. kalziniertes Natriumkarbonat (Waschsoda) (Na2CO3);
  4. Schwefel (pulverisiert) und
  5. Aktivkohlepulver oder Kohle mit einem sehr geringen Ascheanteil, oder Kolophonium.

Um die geringe Säurebeständigkeit zu beheben, wurden säurebeständigere Typen entwickelt, in denen die Pigmentpartikel mit Silikaten oder Kieselsäure beschichtet sind.

Weitere Bearbeitungsprozesse — insbesondere Mahlprozesse — verringern allerdings die Schutzwirkung dieser Beschichtung. Für Kunststoffsysteme und Lacke, die unter sauren Bedingungen verarbeitet werden, ist Ultramarin ebenfalls wenig geeignet, da er sich auch in Gegenwart dieser schwachen Säuren mit der Zeit zersetzt.

Kieselsäurearmes Ultramarin[Bearbeiten]

Ein kieselsäurearmes Produkt erhält man durch die Vereinigung eines Gemisches aus weichem Ton, Glaubersalz (Natriumsulfat), Aktivkohle, Soda und Schwefel. Das Produkt ist zunächst weiß, die Farbe schlägt aber rasch nach grün um (Grünes Ultramarin), wenn es nach Zugabe des Schwefels erhitzt wird. Das Gemisch entzündet sich und nach dem Ausbrennen erhält man das gewünschte blaue Pigment.

Kieselsäurereiches Ultramarin[Bearbeiten]

Ein kieselsäurereiches Produkt erhält man im Allgemeinen durch das Erhitzen einer Mischung aus reinem Ton(mineral), sehr feinem weißem Sand, Schwefel und Aktivkohle in einem Muffelofen. Man erhält alsbald ein blaues Produkt, welches jedoch häufig auch einen rötlichen Farbton aufweist. Die verschiedenen Ultramarine – blau, grün, rot bis zu violett (Ultramarinviolett) – werden fein gemahlen und mit Wasser ausgewaschen.

Herstellung aus Zeolith[Bearbeiten]

Anstatt aus Kaolin kann Ultramarin auch bei niedrigeren Temperaturen ab 500 °C aus synthetischem Zeolith A, Soda und Schwefel hergestellt werden.[15]

Chemische Struktur und Eigenschaften[Bearbeiten]

Synthetische und natürliche Ultramarine - unabhängig von ihrer Farbe - basieren auf der sehr ähnlichem chemischen Struktur des farblosen Sodalith-Minerals. Dieses Mineral gehört zu den Clathraten, die über ein System von sehr kleinen Hohlräumen (Käfigen) verfügen. Bei Sodalith sind die Hohlräume so klein, dass nur wenige Atome in diese Käfige passen. Die Gitterstruktur wird von Aluminium-, Silizium- und Sauerstoffatomen gebildet und enthält Natriumionen, die die Kanäle „verstopfen“ und Elektroneutralität herstellen.

Bei den Ultramarinen enthalten die Hohlräume einfach negativ geladene Polysulfid-Radikalanionen. Diese „eingesperrten“ Ionen verhalten sich anders als elementarer Schwefel. Sie absorbieren das Licht bestimmter Energie, dies entspricht einer bestimmten Wellenlänge. Sie bilden ein Farbzentrum. Fällt weißes Licht, wie etwa Sonnenlicht auf das Pigment, so fehlt nach der Reflexion durch das Pigment der absorbierte Anteil des Lichts. Der Mensch empfindet nun eine Farbe.

Der Farbton des Pigments hängt von der jeweiligen Struktur und Anzahl der „eingesperrten“ Polysulfidionen ab, im Einzelnen sind es Polysulfid-Radikalionen, das gelbgrüne \mathrm{S_2^-}, das blaue \mathrm{S_3^-} und das rote \mathrm{S_4^-}.

Eine Besonderheit dieser Ultramarinpigmente ist ihre hohe Farbstabilität. Die freien Polysulfid-Radikalanionen sind an sich nicht stabil gegen Luft. In den „Sodalith-Käfigen“ jedoch sind sie vor chemischen Angriffen (insbesondere durch Sauerstoff) geschützt. Die „Farbzentren“ bleiben dadurch erhalten. Der physikalische Vorgang der Absorption beruht auf Elektronenvorgängen, die hier ohne Einfluss auf die anorganische Matrix sind.

Chemische Formeln[1]

  • C.I. Pigment Blue 29 (77007) mit einer molaren Masse von 916 bis 1026 g/mol
    • Ultramarinblau hell: Na6Al6Si6O24S2
    • Ultramarinblau mittel: Na7Al6Si6O24S3
    • Ultramarinblau dunkel: Na8Al6Si6O24S4
  • C.I. Pigment Violet 15 (77007) mit einer molaren Masse von 874 bis 918 g/mol
    • Ultramarinrosa: H2Na4Al6Si6O24S2
    • Ultramarinrosa: H2Na6Al6Si6O24S2

Weitere Fakten[Bearbeiten]

  • Wilhelm Büchner gelang um 1841 eine Vereinfachung in der Produktion von künstlichen Ultramarin. Das soll er seiner Mutter gegenüber mit Da haben wir die Million! kommentiert haben.
  • Ultramarin findet seine Verwendung in der Zeugdruckerei.
  • Bei der Verwendung von Ultramarin in Ölfarben ist wie bei Erdfarben oder Zinkweiß die Anwendung von Sikkativen nötig, um die Trocknung zu beschleunigen.
  • Da Ultramarin – wie Zinnober und Auripigment – ein sulfidhaltiges Pigment ist, entsteht beim gleichzeitigem Einsatz mit Bleiweiß eine Alterung der Farbtöne. In Aquarellen und verschiedenen anderen Bindemittel zeigt sich nach geraumer Zeit auf Grund der Bildung von tiefschwarzem Bleisulfid eine Verschwärzung.
  • Ultramarin (1933) ist der Titel einer Erzählung von Malcolm Lowry.
  • Die Flagge von Barbados hat die Tricolore in den Farbtönen ultramarinblau, goldgelb und ultramarinblau.
  • Der Maler und Performance-Künstler Yves Klein hat 1957 sein International Klein Blue (IKB), sein besonderes „Ultramarin-Blau“, patentieren lassen. Er hat mit Hilfe eines „besonderen“ Bindemittels die Leuchtkraft des reinen Pigments auf die Leinwand gebracht. [16]
  • Die Fahrzeuge und Uniformen des Technischen Hilfswerks sind ultramarinblau gefärbt.

Literatur[Bearbeiten]

  • A. Kurella, I. Strauss: Lapislazuli und natürliches Ultramarin. Maltechnik-Restauro, 1983, p. 34-54.
  • S. Muntwyler: Ultramarin. Das Pigment von jenseits der Meere. In C. Cattaneo, S. Muntwyler, M. Rigert, HP Schneider (Ed.): Farbpigmente, Farbstoffe, Farbgeschichten. 2. Auflage, Alata Verlag, Winterthur 2011.
  • T. Seilnacht: CD-ROM Chemieunterricht und Chemiedidaktik - Lexikon der Farbstoffe und Pigmente, Seilnacht Verlag & Atelier, Bern 2015

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b Temple C. Patton: Pigment Handbook. John Wiley Sons, New York/London/Sydney/Toronto 1973, Seite 409 ff.
  2. Ultramarin: ein Pigment - viele Qualitäten
  3. ultramarine (in engl.)
  4. Fra Angelico Blau in Seilnachts Lexikon der Farbstoffe und Pigmente.
  5. Eintrag zu Ultramarin-Pigmente. In: Römpp Online. Georg Thieme Verlag, abgerufen am 12. Juni 2014.
  6. Ultramarin blau_mittel
  7. Pigmente Ultramarin rot
  8. Pigmente Ultramarin violett
  9. Fra Angelico Blau in Seilnachts Lexikon der Farbstoffe und Pigmente.
  10. Ravi Mangla: True Blue: A brief history of ultramarine. the Paris Review, 8. Juni 2015, abgerufen am 13. Juni 2015 (englisch).
  11.  Fritz Seel, Gisela Schäfer, Hans-Joachim Güttler, Georg Simon: Das Geheimnis des Lapis Lazuli. In: Chemie in unserer Zeit. 8, Nr. 3, 1974, S. 65-71, doi:10.1002/ciuz.19740080302.
  12. Friedrich Wilhelm Heyne: Abhandlung über die chemisch-technische Bereitung von Ultramarin-Farben nach der Erfindung von Leykauf und Heyne oder über die Wichtigkeit der Blau- und Grün-Ultramarinfabrikation für Wissenschaft, Kunst und Gewerbe. Campe, Nürnberg 1840. Digitalisierte Ausgabe der Universitäts- und Landesbibliothek Düsseldorf
  13. Pressedienst des Deutschen Patent- und Markenamts: 125 Jahre Deutsches Patent- und Markenamt (Memento vom 7. März 2005 im Internet Archive).
  14. Ultramarinblau in Seilnachts Lexikon der Farbstoffe und Pigmente.
  15.  S. Kowalak et al.: Application of zeolites as matrices for pigments. In: Microporous and Mesoporous Materials. 61, 2003, S. 213-222, doi:10.1016/S1387-1811(03)00370-6.
  16. Ingrid Pfeiffer, Carla Orthen: Biografie. In: Oliver Berggruen, Max Hollein, Ingrid Pfeiffer (Hrsg.): Yves Klein. Kunsthalle Schirn, Frankfurt am Main, S. 222 f.