Einführung in die Pyrotechnik

Die Pyrotechnik hat eine Jahrhunderte-lange Tradition. Mit der Erfindung des Schwarzpulvers vor mehr als 1500 Jahren begann auch die Zeit des Schwarzpulvers für Freuden-Feuer und leider auch Kriegszwecken. Aufgrund fehlender Aufzeichnungen ist unklar, wer zuerst die Schwarzpulvermischung erfunden hat (die Inder vermutlich noch eher als die Chinesen, Griechen soll schon um 670 n.C. das "Griechisches Feuer" ("Greek Fire") gekannt haben, Araber,...). Vermutlich im 15 Jh n.C. kamen die Kenntnisse über Schwarzpulver aus dem fernen Osten zunächst nach Italien und breiteten sich dann später in ganz Europa aus. Die Legende um den Franziskaner-Mönch Berthold Schwarz aus Freiburg reicht ungefähr in das 14. Jahrhundert zurück: Er soll zufällig das Schwarzpulver erfunden und anschließend mit Feuerwaffen experimentiert haben. Zudem brauchte es gegen Ende des 19. Jahrhunderts eine Unterscheidung zwischen (dem schwarzen) Schwarzpulver von den neuen (weißen) Cellulosenitratpulvern.
[Quelle: Wikipedia]


Le feu d'Artifice sur l'Arno - Stich von Jaques Callot, 17. Jahrhundert [Quelle: Wikipedia]

In der heutigen Pyrotechnik wird ausschließlich Schwarzpulver und verwandte Mischungen verwendet. Schwarzpulver an sich verbrennt relativ harmlos mit einer hellen Flamme. In Hülsen gepackt kann es jedoch explosionsartig durchzünden. Daher spricht man auch gesetzlich von Explosivstoffen (oder explosionsgefährliche Stoffe) und nicht von Sprengstoffen, wenn über Feuerwerkskörper die Rede ist. Sprengstoffe sind zudem in der Eigenschaft zu Schwarzpulver verschieden, da sie meist aus einer chemischen Verbindung als aus einem Gemisch bestehen und eine Initialzündung benötigen. Schwarzpulver ist rein chemisch geprochen ein Gemisch aus einem Oxidationmittel (Sauerstoffgeber, z.B. Kaliumnitrat) und einem Reduktionsmittel (Schwefel und Kohlenstoff). Das Mischungsverhältnis kann variieren zwischen 60-85% Kaliumnitrat, 10-25% Kohle und 0-20% Schwefel, was auch einen großen Einfluss auf das Abbrandverhalten ergibt. Das empirisch gewonnen ideale Mischungsverhältnis aus drei Grundstoffen ist heutzutage aus der Sicht der Wissenschaft noch nicht vollständig erklärbar. Eine Annäherung an die Schwarzpulverreaktion von Kaliumnitrat, Kohlepulver, Schwefel und Feuchtigkeit sieht z.B. folgendermaßen aus:

74 KNO₃ + 96 C + 30 S + 16 H₂O -----> 35 N₂ + 56 CO₂ + 14 CO + 3 CH₄ + 2 H₂S + 4 H₂ +
19 K₂CO₃ + 7 K₂SO₄ + 8 K₂S₂O₃ + 2 K₂S + 2 KSCN + (NH₄)2CO₃ + C + S
[Quelle: Russell, M., 2000. The Chemistry of Fireworks, The Royal Society of Chemistry, UK, Cambridge, 117pp.]

Verschiedene Feuerwerksarrangements im Nachthimmel

Farben und Produktion der Feuerwerkskörper

Die Farben der Feuerwerkskörper entstehen durch Metallionen, die den Gemischen in Form von Salzen (meist Chloriden, da sie im Vgl. zu anderen Salzen relativ niedrige Siedepunkte haben) beigemischt werden. So z.B. gelb durch Natrium-Ionen, grün durch Barium- oder Kupfer(II)-Ionen, rot durch Strontium-Ionen, orange durch Calcium-Ionen, blau durch Kupfer(I)- oder Kobalt-Ionen, etc.. Die heutigen Leuchtkugeln sind derart raffiniert gemischt, dass sämtliche Farben möglich sind. Damit die Farben richtig prächtig zur Geltung kommen wird dem Gemisch z.B. auch Magnesium-Pulver, PVC-Späne, etc. beigefügt. Gold erreicht man durch mit Kaliumnitrat getränktes Kohlepulver, dass beim Verbrennen Funken schlägt. Metalle verbrennen meist mit einer grellen weißen Farbe. Daher entstehen Silberschweife durch Mischung mit Späne aus Titan, Aluminium, Eisen und/oder Magnesium.

Verschiedene Feuerwerkseffekte: wasserfall, Blinksterne bei einem Feuerwerk und eine regenbogenfarbene Aufstellung eines Kometenfächers

Die Produktion von Feuerwerkskörpern ist immernoch überwiegend ein Handwerk. Maschinen sind zu gefährlich, denn sie produzieren Wärme, Reibung und u.U. auch Funken, die die Feuerwerkskörper zünden könnten. Leuchtkugeln werden in gewöhnlichen Mischmaschinen, wie man sie vom Haus-Bau her kennt, hergestellt. Meist werden um einen Samenkorn langsam Schicht für Schicht gewünschte Schwarzpulverlagen aufgetragen. So sind auch wechselfarbige Leuchtkugeln möglich, indem nacheinander verschiedene "Farb"-Schichten aufgetragen werden. Blinksterne entstehen, indem z.B. abwechselnd "dunkel-leuchtende" und aufblitzende Schichten (meist Gemische mit Metallen) aufgetragen werden. Aber nicht nur die Augen, sondern auch die Ohren werden beim Feuerwerk bedient. Salute entstehen, indem ein Gemisch, das Blitzknallgemisch, in Hülsen gepresst wird, Pfeiftöne durch ein "vibrierendes" Verbrennen eines Kaliumperchlorat-Gemisches.

Klassen von Feuerwerkskörpern

Feuerwerkskörper und alle andere Arten von pyrotechnischen Gegenständen (Anzündmittel, Rauchmittel oder ähnliches) werden gesetzlich (nach Grad der Gefährlichkeit und Nutzung) in verschiedene Klassen unterteilt. Man unterscheidet in Deutschland durch das Sprengstoffgesetz (SprenG; §6 der 1. Verordnung) grundsätzlich in

Klasse F1: Feuerwerksspielwaren
Klasse F2: Silvesterfeuerwerk
Klasse F3: Gartenfeuerwerk, ist allerdings in Deutschland schon Großfeuerwerk
Klasse F4: Großfeuerwerk

für Vergnügungszwecke und in

Klasse T1
Klasse T2

für technische Zwecke. Die erlaubten Satzmengen (z.B. Schwarzpulver) für die jeweiligen Klassen sind im SprengV festgelegt. Früher galten Vorschriften für die einzelnen Klassen I bis IV - die neuen Klassen F1 bis F4 wurden nach der EU-Richtlinie 2007/23/EG neu aufgestellt, eine komplette Liste mit Details ist dort zu finden: Feuerwerksklassen

Alle pyrotechnischen Gegenstände mit Ausnahme von Feuerwerkskörpern der Klasse IV müssen von der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) geprüft und zugelassen werden. Alle BAM-geprüften Feuerwerkskörper enthalten eine BAM-Nummer (z.B. BAM-P II 3562). An der BAM-Nummer ist auch zu erkennen, dass es sich um ein zugelassenen Feuerwerkskörper handelt. Feuerwerkskörper der Klassen I und T1 dürfen ganzjährig an den Endverbraucher abgegeben werden, wobei Klasse I Artikel schon an Käufer mit einem Alter unter 18 Jahren (an Personen, die das 12. Lebensjahr vollendet haben) verkauft werden dürfen. Der Verkauf von Silvesterfeuerwerk (Klasse II, an Käufer mit einem Alter ab 18 Jahren) ist auf die letzten drei (Werk-)Tage des Jahres beschränkt (§21 der 1. SprengV) und beginnt in der Regel am 29. Dezember. Fällt jedoch der 28. Dezember auf einen Donnerstag, Freitag oder Samstag, so kann der Feuerwerksverkauf schon am 28. Dezember beginnen. Die Erlaubnis, Feuerwerkskörper der Klasse II abzubrennen ist auf den 31. Dezember bis 1. Januar beschränkt. Prinzipiell ist es damit möglich, zwischen 0 Uhr am 31. Dezember und 24 Uhr am 1. Januar (48 Stunden) Klasse II-Artikel zu verwenden. Die zuständige Behörde (hier die Stadt- oder Gemeindeverwaltung) kann die Verwendung allerdings weiter einschränken. Ausserhalb dieser Fristen ist es dem Endverbraucher nur mit einer Sondergenehmigung des zuständigen Ordnungsamtes erlaubt, Feuerwerkskörper der Klasse II zu verwenden.

Arten von Feuerwerkskörpern

Es gibt verschiedenste Arten von Feuerwerkskörpern. In Mode gekommen sind die zu Silvester weit verbreiteten Feuerwerksbatterien. Der am meisten bekannte Feuerwerkskörper ist aber immernoch die Rakete, die eine Treibladung, die die Rakete in den Himmel befördert, als auch die Ausstoßladung enthält, die Leuchtsterne. Bei professionellen Feuerwerken ist die Rakete aber schon lange größtenteils durch sogenannte Kugelbomben oder Zylinderbombetten verdrängt worden und man bekommt sie nur noch selten zu Gesicht. Im Vergleich zu Raketen sind Feuerwerksbomben wesentlich zuverlässiger in Ihrer Flugbahn.

Bild links: verschiedene Feuerwerk-Kugelbomben; Bild Mitte: Kugelbombe mit Aufstiegseffekt: Die zwei außen angebrachten "Presslinge" bilden einen in-sich verdrillten Silberschweif beim Aufstieg; Bild rechts: Kugelbombe im Mörser geladen.

Kugel- und Zylinderbomben enthalten unterhalb des Feuerwerkkörpers eine mit einer Zündschnur verbundene Ausstoßladung, die die Feuerwerksbombe aus einem Aschussrohr (Mörser) beschleunigt. Ein Verzögerungszünder, der wie eine Zündschnur arbeitet, sorgt dafür, dass im Zenit der Flugbahn die Zerlegerladung gezündet wird. Die in der Bombe zentral gelegene Zerlegerladung ist dafür verantwortlich, das zum einen die in der Bombe befindlichen, parallel zur Bombenschale angeordneten Leuchtkugeln gezündet werden, aber auch zum anderen, dass die Leuchtkugeln so weit wie mögliche in alle Richtungen radial beschleunigt werden. Dabei wird natürlich die Transporthülse zerlegt, die meistens aus Pape besteht. Die runde Form der Kugelbombe ist dabei weit verbreitet, da sie den enormen Beschleunigungskräften optimal stand hält, als auch die Sterne optimal radial am Himmel ausschüttet. Speziallisten auf dem Gebiet der Kugelbomben sind ungeschlagen die Japaner und Chinesen.

Bild links: Eine 150 mm Feuerwerksbombe mit angebrachten Aufstiegseffekten (vier Papphülsen oberhalb der Kugelbombe); Bild Mitte: Japanische 600 mm Feuerwerksbombe ( 24" inch ) mit "Small Flowers" und Schweifsternen (aufgeklebte Zylinderpresslinge) - die kleineren angebrachten Kugelbomben bilden nach und nach kleine Feuerblumen um den Schweif-Stamm; Bild rechts: 600 mm Hanabi-Feuerwerksbombe mit Aufstiegseffekten; die letzten beiden Fotos stammen von der Veranstaltung PYROMUSIKALE in Berlin.

In Japan hat die Pyrotechnik eine Tradition erlangt, dass Feuerwerker, wie alle wichtigen japanischen Künstler, zu Nationalschätzen erklärt wurden. In Japan heißen die Feuerwerke übrigens 'Hanabi', was soviel bedeutet wie Feuerblume und die Pyrotechniker Hanabishi. Eine Ausbildung zum Hanabishi dauert um die zehn Jahre! Nicht selten werden für ein einziges Hanabi Millionen an Doller ausgegeben. Solche Veranstaltungen dauern dann aber auch 45-60 Minuten, wenn nicht sogar noch länger - nicht vergleichbar mit den Budgets der deutschen Feuerwerker. Atemberaubende Fotos von Hanabi's sind übrigens auf der japanischen Fireworks Photo Library zu finden - wo einem schnell klar wird, das Feuerwerk nicht nur ein Art "Geballere" zu Silvester oder Kirmes darstellt, sondern handfeste Kunst!

Bild links: Mit Feuerwerksbomben geladene Abschußröhren in Racks für den Feuerwerkswettbewerb in Hannover Herrenhausen. Rechts: Frontstücke, wie "One-shots" und Großfeuerwerksbatterien auf einem Feuerwerksponton.

Zylinderbomben halten zwar ebenfalls, wie die Kugelbombe, den Beschleunigungkräften stand, verteilen die Ladung am Himmel jedoch nicht dermassen gleichmässig. Speziallisten auf diesem Gebiet sind die italienischen Feuerwerker. Sie haben die Zylinderbomben dermaßen perfektioniert, dass durch Zünden einer einzigen Zylinderbombe z.B. mehrere Feuerblumen zeitlich getrennt voneinander am Himmel entstehen - sogenannte Mehrschlagzylinderbomben - oder im Zenit mehrere kleinere Bombetten am Himmel verstreut werden, die dann verzögert simultan Leuchtkugeln verbreiten - die Zylinderbomben mit Simultanbombetten (Stutata). Übrigens, die "Feuerwerkshauptstadt" Europas liegt nicht etwa in Italien, wie es die besondere Feuerwerkerkörperbauform vermuten läst, sondern in Spanien: Valencia. Dort sind dermaßen viele Feuerwerksunternehmen vertreten wie nirgends sonst in Europa.

Feuerwerksbomben können mit Aufstiegseffekten versehen sein. Sie entstehen meist durch Kometen, die an der äußeren Schale der Bombe befestigt sind und durch die Ausstoßladung der Bombe gezündet werden. Je nachdem aus welchem Stoffgemisch der "Pressling" gepresst wurde entsteht ein Schweif, eine farbige Flamme, etc., bis zum Zenit der Flugbahn. Bei größeren Bomben, meistens japanischer oder chinesischer Herkunft, ist es aber auch üblich kleine Bombetten oder sogar kleinere Kugelbomben an der Schale zu befestigen, die nach und nach beim Aufstieg zünden. Manchmal werden in den Mörsern auch sogenannte Parasiten beigelegt. Das sind Feuerwerkskörper, wie Leuchtkugeln, Heuler etc., die mit der Austoßladung der Feuerwerksbombe gezündet und beschleunigt werden und dabei die "Bodenblätter" der Feuerblume bilden.

Es gibt verschiedene Größen an Feuerwerksbomben. Das übliche Maß für den Durchmesser ist die Inch-Einheit. Bei Kirmesfeuerwerken werden in der Regel Größen zwischen 2" und 10" geschossen. Seltener sieht man Kugelbomben die größer als 12" (300 mm) im Durchmesser sind. Die größte Kugelbombe die bisher jemals geschossen wurde hatte einen Durchmesser von 1,2 m = 48" und wurde natürlich von den Meistern in Japan geschossen.

Bild links: Feuerwerkskörper "Wasserfall"; rechts: Feuerwerkskörper "steigende Krone", beim langsamen Aufstieg entsteht ein breiter, säulenartiger Schweif;

Ablauf eines Großfeuerwerks

Je nach Größe und Typ kann die Planung eines einzigen Feuerwerks Tage bis Monate dauern. Normalerweise wird eine Art sekundengenauer Abbrennplan, die Partitur, erstellt. Es gib sogar Partituren, die mit dem Notensystem der Musik geschrieben wurden und auch noch werden.

Feuerwerke verlaufen wie ein Musikstück nach einem Arragement. Hier ein Bild der "Partitur" vom japanischen Feuerwerk in Düsseldorf. Sekundengenau ist der Abschuß, Größe, Art, etc. dokumentiert. (auf das Bild geklickt und Du erhältst eine etwas größere Version)

Größere Feuerwerke werden heutzutage nicht mehr von Hand gezündet. Elektrische Zünder machen das Leben eines Pyrotechnikers sicherer und einfacher. Von einem Zündpult aus können mehrere verkettete Reihen von Feuerwerkskörpern gezündet werden. Inzwischen hat auch der Computer Einzug in die Pyrotechnik erhalten. Ideal für musiksynchrone Feuerwerke, denn somit läst sich für ein Feuerwerk im Vorfeld die Zündung sekunden-genau planen.

Bild links: Zündpult; Bild rechts: Mehrere Kilometer Kabel....

Wie wird man Pyrotechniker / Feuerwerker?

Den Beruf als Pyrotechniker mit einer Berufsausbildung im klassischen Sinne gibt es in Deutschland nicht. Die erforderlichen Qualifikationen zum Umgang mit pyrotechnischen Gegenständen werden über "berufsbegleitende Lehrgänge" vermittelt. Dabei erfolgt eine Spezialausbildung auf verschiedene Einsatzgebiete. So konzentrieren sich einzelne, eigenständige Lehrgänge auf z.B. das Abbrennen von Großfeuerwerken (so genannter Grundlehrgang Großfeuerwerker), die Verwendung von pyrotechnischen Gegenständen in Theatern oder anderen Bühnen (Grundlehrgang Bühnenfeuerwerker) oder den Umgang mit Spezialeffekten in Film- und Fernsehproduktionen (so genannter Sonderlehrgang SFX). Alle Lehrgänge haben das Ziel, die Fachkunde für das Ausführen der jeweiligen Einsatzgebiete zu erwerben.

Bevor jedoch mit den Lehrgängen begonnen werden kann, müssen bestimmte Zulassungsvoraussetzungen erfüllt sein. Dazu gehört ein Nachweis praktischer Vorkenntnisse. Für den Grundlehrgang "Abbrennen von Großfeuerwerken" ist der Nachweis erforderlich, das man bei 26 Feuerwerken als Helfer tätig war. Dies geschieht in der Regel dadurch, dass der Anwärter als Helfer von pyrotechnischen Unternehmen beim Aufbau, Abbrennen und wieder Abbau tätig war. Hierzu muß man sich bei jenen Firmen bewerben. Als Bühnenfeuerwerker ist die Mitarbeit beim Erzeugen von mindestens 15 pyrotechnischen Effekten und eine einjährige Tätigkeit in Theatern oder anderen vergleichbaren Einrichtung oder eine Ausbildung als Bühnen- oder Beleuchtungsmeister, Requisiteur oder Waffenmeister erforderlich. Im Bereich Spezialeffekte muss zunächst ein Grundlehrgang erfolgreich absolviert und zusätzlich an der Erzeugung von mindestens zehn Effekten mit explosionsgefährlichen Stoffen erfolgt sein. Die praktischen Nachweise erfolgen formlos durch die entsprechenden Firmen.
Bei Lehrgangsbeginn ist zudem eine Unbedenklichkeitsbescheinigung gem. § 34 der 1. Verord. zum SprenG (also kein polizeiliches Führungszeugnis) vorzulegen. Jene werden bei der Aufsichtsbehörde für Arbeitsschutz seines Hauptwohnsitzes beantragt. Diese Bescheinigung darf bei Lehrgangsantritt nicht älter als ein Jahr sein. Außerdem muß der Teilnehmer bei Lehrgangsantritt das 21. Lebensjahr vollendet haben.

Die Lehrgänge dauern in der Regel 5 bis 6 Werktage, wobei Grundwissen zum Umgang mit pyrotechnischen Stoffen und Gegenständen, Erläuterung grundlegender Rechtsvorschriften und praktische Vertiefung vermittelt wird. Der Lehrgang wird mit einer schriftlichen und mündlichen Prüfung abgeschlossen, die erfolgreich bestanden werden muss. Danach wird in der Regel ein Befähigungsschein nach § 20 SprenG durch die zuständige Behörde ausgestellt. Hiermit ist es erlaubt Feuerwerke abzubrennen. Es ist jedoch nicht erlaubt, eigenständig pyrotechnische Mischungen herzustellen. Dazu benötigt man einen besonderen "Herstellerschein", der nur "selten" vergeben wird.

Sicherheit beim Silvesterfeuerwerk

• Feuerwerkskörper fürs Freie niemals in der Wohnung zünden.
• Feuerwerkskörper vor dem Anzünden niemals geammelt im Karton lagern. Ein "Querschläger" könnte alle Feuerwerkörper unkontrolliert zünden.
• Feuerwerkskörper nicht bündeln, nicht zusammen mit Streichhölzern, Feuerzeugen, Benzin oder Brennspiritus lagern.
• Nicht die Zündschnüre von Feuerwerkskörpern verkürzen.
• "Blindgänger" nicht aufheben und vor allem nicht erneut zu zünden versuchen, eventuell Wasser über einen nicht gezündeten Feuerwerkskörper gießen.
• Feuerwerkskörper nicht in Eigenregie "umbauen".
• Feuerwerkskörper in sicherem Abstand zünden, niemals beim Anzünden in der Hand halten.
• Raketen aus sicheren Behältern abfeuern (Zum Beispiel aus leeren Flaschen in Getränkekästen).
• Nicht mit Feuerwerkskörpern auf Menschen oder Tiere zielen.
• Kinder nicht mit ungeeigneten Feuerwerkskörpern hantieren lassen. Auch Kinderfeuerwerk nur unter Aufsicht abbrennen lassen.

Vorsicht bei vermeintlichen Blindgängern: Wenn eine Rakete nicht startet und auch nicht explodiert, sollte man sich sicherheitshalber mindestens fünf Minuten von ihr fernhalten, dasselbe gilt natürlich auch für Kracher und Böller. Denn viele Menschen nähern sich vermeintlichen Blindgängern zu früh und haben die Rakete dann im Moment ihrer Explosion in der Hand oder stehen genau daneben. Nach einiger Zeit sind die Blindgänger zu entsorgen, bitte niemals liegen lassen oder daran herumbasteln bzw. erneut Zünden. In dem einen Fall bringt man sich selbst unnötig in Gefahr, im anderen spielende Kinder, die den vermeintlichen Blindgänger finden und damit experimentieren könnten.

Eine äußerst ausführliche Sicherheitsbeschreibung mit Tips und rechtlichen Hintergründen hat die freiwillige Feuerwehr Frankfurt a.M. zusammengefasst: Silvesterfeuerwerk - Aber sicher!