100 Jahre Laux‑Prozess – Ein chemisches Verfahren prägt die moderne Betonfarbgebung bis heute

Seit einem Jahrhundert prägen Eisenoxidpigmente aus Krefeld‑Uerdingen in Deutschland die Farbwelt moderner Baustoffe. Im Jahr 1926 entwickelte der Chemiker Julius Laux ein industrielles Verfahren, das den Weg zur Herstellung leistungsstarker, synthetischer Eisenoxidpigmente ebnete. Der innovative Produktionsansatz erwies sich bald als Meilenstein für die Pigmentindustrie – und insbesondere für farbstabile Betonanwendungen.

Bis heute kommt der Laux‑Prozess nur in der weltweit größten Eisenoxid-Produktionsanlage von Lanxess in Deutschland zum Einsatz. Je nach Reaktionsführung entstehen dabei Suspensionen aus schwarzem oder gelbem Eisenoxid, die gewaschen, aufkonzentriert und getrocknet werden. Rote Pigmente werden durch eine anschließende Hochtemperatur-Behandlung der Schwarzpaste erzeugt.

Im Vergleich zu alternativen Herstellungsverfahren wie dem Penniman‑ oder dem Fällungsprozess weisen die im Laux‑Prozess erzeugten Pigmente einige Vorteile auf:

Die kontrollierte Partikelbildung führt zu einer sehr hohen Mahlstabilität, dadurch verhalten sich die Laux-Pigmente durchschnittlich konstanter während der Dispergierung und sorgen für eine gleichbleibende Farbhomogenität im fertigen Beton – ein klarer Vorteil in der industriellen Praxis.

Lanxess begleitet die Weiterentwicklung des Laux‑Prozesses seit seiner Erfindung mit systematischer Entwicklung. Die Grundlagenforschung ermöglichte früh den  Einsatz in klassischen Betonanwendungen. Doch trotz der langen Erfahrung gilt es, sich immer wieder neu den wachsenden technischen Herausforderungen zu stellen.

Zusätzliche Anforderungen an die Pigmente entstehen durch die Anwendung in neuen Betonrezepturen und modernen Fertigungsmethoden. Dazu zählen:

zementreduzierte Klinkersysteme,

faserverstärkte Ultrahochleistungsbetone oder

neue chemische Bauadditive wie Luftporenbildner, Fließmittel oder Verzögerer.

Diese Entwicklungen verändern das Zusammenspiel zwischen Bindemittel, Zusatzmitteln und Pigmenten zum Teil erheblich. Entsprechend steigen die Anforderungen an Farbmittel hinsichtlich Dispergierbarkeit, Reaktivität, Langzeitstabilität und Prozessrobustheit.

Um diesen steigenden Bedürfnissen gerecht zu werden, hat Lanxess seine technische Kompetenz in den vergangenen Jahren gezielt ausgebaut. Entscheidend ist dabei ein kooperativer Ansatz: Das Unternehmen arbeitet heute eng mit Anlagenherstellern, Produzenten von Bauchemikalien, Universitäten und Forschungsinstituten zusammen. Ziel ist es, die Herausforderungen bei der Betoneinfärbung ganzheitlich zu analysieren und wissenschaftlich fundierte Lösungen zu entwickeln.

Ein Schwerpunkt liegt dabei auf den Gebieten: zementfreie Betone, Textilbeton, Carbon Capture und 3D-Betondruck.

Zementfreie Betone: Forschung für nachhaltige Baustoffe

Ein zentrales Forschungsfeld ist die Einfärbung zementfreier Betone auf Geopolymerbasis. Diese Systeme nutzen industrielle Nebenprodukte und natürliche Rohstoffe und stellen damit besonders hohe technologische Anforderungen an Pigmente. Gemeinsam mit dem Hersteller von Betonzusatzmitteln Rhein-Chemotechnik und dem Vertriebspartner Harold-Scholz Farbpigmente hat Lanxess verschiedene Betonsysteme untersucht und Eisenoxidpigmente gezielt mithilfe von Aktivatoren und Additiven eingearbeitet.

Prüfkörpertests gemäß den relevanten DIN‑EN‑Normen bestätigten sowohl die geforderte Verarbeitbarkeit als auch die Farbgebung. Weitere Tests zeigten, dass beim Einsatz der Laux‑Eisenoxidpigmente der Marke Bayferrox die gewünschte Druckfestigkeit sowie das Erstarrungsverhalten unverändert bleiben. Für die Verarbeiter aus der Betonindustrie bedeutet das: Sie können die Pigmente auch in diesen neuen Betonsystemen verwenden. Parallel dazu untersuchte Lanxess in Kooperation mit dem Mischtechnik‑Spezialisten Pemat den Einfluss der Mischtechnologie. Planetenmischer des Typs Multimix erwiesen sich als besonders effektiv, da sie eine sehr effiziente Pigmentdispergierung und Vorbereitung der alkalisch aktivierten Betone und Geopolymer-Systeme bieten. Vertiefende Untersuchungen des Instituts für Baustoffe (IfB) der Technischen Universität Dresden zeigten schließlich, dass Laux‑Pigmente in zementfreien Systemen ein besonders gutes Leistungsprofil aufweisen. Die Oberflächenladung der Partikel ermöglicht die Ausbildung von „Ladungsbrücken“. Diese fixieren die Pigmente innerhalb des Systems stabil und verleihen dem Baustoff eine hohe Farbbrillanz.

Textilbeton: filigran, leistungsstark und bunt

Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Forschung zur Verwendung von Pigmenten im Textilbeton, der völlig neue architektonische Formen ermöglicht – insbesondere bei der Ausführung als Ultrahochleistungsbeton (UHPC) oder als selbstverdichtender Beton (SVB). In diesem System ersetzen textile Bewehrungen – beispielsweise Carbon – die konventionelle Stahlarmierung. Extrem dünnwandige, filigrane Bauteile, die höchsten Ansprüchen an Gestaltung und Langlebigkeit genügen, sind so möglich.

Gemeinsam mit dem IfB, dem Strukturmatrizen-Hersteller Reckli und dem 3D-Betondruck-Spezialisten Vertico aus den Niederlanden untersucht Lanxess, wie sich Pigmente in diesen Hochleistungswerkstoffen verhalten. Erste Tests bestätigen die Eignung der Laux-Pigmente: Ihre spezifischen Oberflächeneigenschaften erleichtern die Integration in die entstehende Matrix und ermöglichen eine dauerhafte und gleichmäßige Einfärbung – ohne die betontechnologischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Auch die Einbringung von mit Flammschutzmitteln imprägnierten Fasern und die damit verbundenen Vorteile im Brandschutz werden untersucht. Die gemeinsame Bewerbung des Forschungskonsortiums für ein Transferprojekt unterstreicht das hohe Potential der neu entwickelten Werkstoffe.

Carbon Capture: Farbstabilität in CO₂‑gehärteten Betonen

Ein drittes Forschungsfeld widmet sich der Aushärtung von Beton mit CO₂. In den letzten Jahren hat die Klimaneutralität in der Zementindustrie stetig an Bedeutung gewonnen. Neben dem öffentlich intensiv diskutierten Ansatz des „Carbon Capture Storage and Utilization“ sowie dem Einsatz zementfreier Betone besteht zudem die Möglichkeit, CO₂ während des Aushärtungsprozesses in der entstehenden Calcium-Silicat-Hydrat-Matrix dauerhaft zu integrieren. Diese Technologie kann sowohl die ökologische Bilanz betonbasierter Bauteile verbessern, als auch deren Materialfestigkeit deutlich erhöhen. Die CO₂‑Einbindung verändert jedoch die Kristallstruktur des Zementsteins und beeinflusst dadurch auch die Farbgebung. Gemeinsam mit Kraft Curing Systems entwickelt Lanxess deshalb Strategien, um die CO₂‑Härtung pigmentierter Produkte zu optimieren. Dabei werden Temperaturführung, Feuchtigkeitsmanagement, Zementsorten, Mischtechnik sowie potenzielle Pigmentanpassungen systematisch untersucht.

3D‑Betondruck: Farbe für die nächste digitale Baugeneration

Der 3D‑Betondruck gilt als eine der aktuell bedeutendsten Innovationen der Baubranche. Bauteile lassen sich schnellerund herstellen, komplexe Geometrien sind ohne Schalung realisierbar. Bislang bleibt der gedruckte Beton jedoch vielfach grau. In einem gemeinsamen Projekt von Lanxess, Vertico und dem IfB werden Eisenoxid-Pigmente nach dem Laux-Verfahren in neuen 3D‑druckfähigen Betonen untersucht.

Dabei steht die Untersuchung der Interaktion zwischen Pigmenten und den verwendeten zementären Systemen im Fokus. Gerade die hochkomplexen rheologischen Anforderungen des 3D‑Drucks hinsichtlich Fließverhalten, Erstarrung, Aushärtung und Schichtaufbau stellen hohe Anforderungen auch an die Pigmente. Um auch den wichtigen Aspekt der Dosierung detailliert beleuchten zu können, wurde das Expertenkonsortium zusätzlich um die Spezialisten von Finke Dosiertechnik ergänzt. Ziel ist es, neue Wege zu farbstarken, ästhetischen und zugleich druckbaren Betonen zu eröffnen, die alle technischen Anforderungen erfüllen. Die im Forschungsprojekt gewonnenen Erkenntnisse sollen anschließend in die Normung einfließen und damit den Weg für den Pigment-Einsatz in 3D-Anwendungen ebnen.

100 Jahre Tradition – und eine Zukunft voller Innovation

Der Laux‑Prozess und die damit hergestellten Pigmente prägen seit über 100 Jahren die Einfärbung von Beton. Deren Stärke zeigt sich heute mehr denn je – insbesondere dort, wo neue Betontechnologien und -verfahren entstehen. Die aktuellen Forschungsinitiativen von Lanxess und seinen Partnern verdeutlichen, dass hochwertige Pigmente weit mehr leisten als reine Farbgebung. Sie sind ein integraler Bestandteil technologischer Innovation – und ein entscheidender Faktor für nachhaltige, leistungsfähige und ästhetisch anspruchsvolle Betone der Zukunft.