Phosphorus, Tungsten, and Molybdenum – from Brilliant to Fanal®: Unusual Precipitation Methods of Triphenylmethane Dyes in the Early Twentieth Century

ABSTRACT

Triphenylmethane based dyes became popular after their invention in 1858 due to their brilliant shades and high tinting strengths and were used not only as colourants for textile and paper dyeing, but also as pigments in artists' materials under the commercial name ‘Fanal®’. However, the extent of their use as pigments in artists’ paints has thus far remained unknown. Despite their bright colours, the characteristic low lightfastness of their dyes and pigments inspired further research for new precipitation methods to increase lightfastness, which ultimately resulted in precipitation using complex salts of phosphorus, tungsten, and molybdenum. The present study is based on archival source research from I.G. Farben, the former producer of Fanal®, and Royal Talens, an artists’ paint manufacturer that used these pigments. This research focuses on the history of developments in precipitation methodologies employed for early triphenylmethane dyes and the development of the various lines of Fanal® pigments in oil paints produced by the Dutch manufacturer Talens in the late 1920s and onwards. Historic literature sources, such as the Talens publication Kunstschildersmaterialen en Schildertechniek by Frits Kerdijk that document the application of Fanal® pigments, are also highlighted.

KEYWORDS:

• Synthetic organic pigments
• Royal Talens
• art technological source research
• paint production recipes
• triphenylmethane dyes
• Fanal® pigments
• Commission of Colours

Acknowledgements

The authors would like to thank Dr. Udo Kaulich of the BASF archives, Raffaela Berger of the Bayer archives, Daphne van Mansom and Coos van Waas of the Talens archives, Prof. Dr Christoph Krekel of the Academy of Fine Art and Design Stuttgart, and the colleagues of the Cultural Heritage Agency of the Netherlands.

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Notes

1 Original: Als weiterer Markstein in der Entwicklung des Lackfarbstoffgebiets ist die Ausarbeitung der Fanal farbstoffe anzusprechen. Sie vereinen de Reinheit und Brillianz der basischen Farbstoffe mit verhältnismäßig hohen Echtheitseigenschaften, vor allem gegen Belichtung. Translated by R.P.BASF, PB/W1.1 Zohlen 43.

2 In the documentation of BASF’s internal history, elaborated by Voigtländer-Tetzner, it is stated that already before the first world war, small amounts of the ‘Fanal pigments’ were supplied to the wallpaper industry.

3 BASF Archives, Voigtländer-Tetzner (BASF Internal History).

4 Talens was founded in 1899 under the name Talens & Co., renamed Talens & Zoon in 1908, and then in 1949 renamed again Royal Talens (van den Berg et al. 2016; Pause et al. 2019).

5 Original: Verfahren zur Herstellung lichtechter Farblacke. Translation by RP.

6 Original: Verfahren zur Herstellung wasserlöslicher Kondensationsprodukte. Translation by RP.

7 Colour cards in Wagner (1927) prove that these precipitated pigments were not only used within the textile industry, but also as pigments for wallpaper paints.

8 Original: Verfahren zum Fixieren von basischen Farbstoffen auf der Faser bzw. auf Substraten. Translation by RP.

9 Original: Die Tanninfaellung der basischen Farbstoffe ist heute fast gaenzlich durch diejenigen mit Tamol (B) und Katanol (By) verdrängt. Translation by RP. (Wagner 1927).

10 Original: Wirkliche Bedeutung haben daher erst diejenigen Lacke gewonnen, die mit Salzen komplexer Phosphorsäuren gefaellt sind. Über die technische Ausführung der Fällung aber ist wenig bekannt, da sie von der I.G. als Fertigprodukte geliefert werden. Translation by RP. (Wagner 1927).

11 But he asserts that the contact with alkali needs to be avoided, as it can break the chemical bond of the lake complex through hydrolysis (Fierz-David 1935).

12 Original: Besprechung über die Aufnahme neuer Farbstoffe und chemische Produkte. Translation by RP. Bayer, 111-3.

13 https://www.dpma.de (24-6-20).

14 Achievements in the manufacture of coal-tar colours and related industries. Translation by RP.

15 Original: Verfahren zur Herstellung von Farblacken aus basischen Teerfarbstoffen. Translation by RP.

16 Phosphor-Meta-Wolframsäure. Translation by RP.

17 Original: Verfahren zur Herstellung von Farblacken. Translation by RP.

18 Original: Phosphorluteo-Wolfram Säure. Translation by RP. The term ‘luteo’ is probably a historical one whose connection with tungsten and molybdenum is not yet been clearly defined.

19 Bayer Archives, 125/12; 111-3.

20 Original: Angeregt durch eine Anmeldung der Badischen – Fällen von basischen Farbstoffen durch Phosphormetawolframsäure – untersuchte ich den Einfluss dieses Komplex auf die anderen Farbstoffklassen und fand, daß auf saure Farbstoffe, die NH2 Gruppen enthalten (als deren Substitutionsprodukte) durch diese komplexsäure lichtecht werden (Patent angemeldet). Translated by RP. Bayer, 125/12.

21 Originial: Verfahren zur Herstellung lichtechter Färbungen und Lacke. Translated by RP.

22 BASF Archives, Voigtländer-Tetzner.

23 Original: Verfahren zur Herstellung von Farblacken. Translation by RP.

24 Original: Besprechung über die Aufnahme neuer Farbstoffe und chemische Produkte. Translated by RP.

25 Original: […] da sich herausgestellt hat, dass die Lichtechtheit der Lacke noch bedeutend erhöht wird, wenn ausser der Phosphorwolframsäure noch Molybdänsäure vorhanden ist. Translated by R.P.Bayer, 111-3.

26 Original: Von der komplexen Verbindung Natriumphosphorwolframmolybdat ist jetzt soviel hergestellt, dass die Kundenaufträge erledigt werden können. 2000 Kg Phosphorwolframsäure sind außerdem bei Griesheim bestellt worden. Die Produkte sollen schon jetzt gebracht werden, bevor die Verhandlungen mit Ludwigshafen abgeschlossen sind. Translated by RP. Bayer, 111-3.

27 Original: Herstellung von lichtechten Farblacken. Translation by RP.

28 BASF A.1.4/12.

29 Limited liability company.

30 Talens did not use the Fanal® L and the Fanal® T ranges.

31 Bayer, 111-3.

32 BASF, A1.4/11

33 Renamed to Royal Talens in 1949.

34 1932, 1937, 1941, 1942, 1944 and 1950.

35 ‘maar later werd ontdekt, dat met wolfram-, molybdeen- en phosphorzure zouten betere lichtechtheid werd bereikt. Merkwaardigerwijze bezitten zulke lakken grootere lichtechtheid dan de teerkleurstoffen. Eerst later vond men ook op zichzelf reeds lichtechte teerkleurstoffen, die echter als zoodanig in de kunstschildertechniek onbruikbaar zijn’ (Kerdijk 1932, 67).

36 Handheld XRF was conducted with a S1 Titan/Tracer 5ⁱ (Bruker). The system is a portable analyser, based on energy dispersive X-ray fluorescence (EDXRF) technology using an X-ray tube as the excitation source. Measurements were performed in spectrometer mode with 40keV and 6mA. These settings were chosen because they are also chosen for painting examinations.

37 Original: Alle diejenigen Teerfarbstoffe […], die so starke basische Eigenschaften besitzen, dass ihre Salze mit Mineralsäuren beim Lösen in Wasser nicht hydrolisiert werden. Translation by RP. Fierz-David 1935.

38 Original: Als saure Farbstoffe bezeichnet man alle Farbstoffe, die eine die Bildung neutral reagierender Alkalisalze ermöglichende saure Gruppe […] enthalten. Translation by R.P. Fierz-David 1935.