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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.1

Le feu d'Artifice sur l'Arno - Stich von Jaques Callot,
17. Jahrhundert
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 +
S2
Die Herstellung von Schwarzpulver
ist nach dem deutschen Recht Privatpersonen verboten.
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.

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 I:
Feuerwerksspielwaren
Klasse II: Silvesterfeuerwerk
Klasse III: Gartenfeuerwerk, ist allerdings in Deutschland schon
Großfeuerwerk
Klasse IV: 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. Momentan gelten folgende Vorschriften
für die einzelnen Klassen I bis IV:
Klasse
I
(Feuerwerksspielwaren) |
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max.
Satzmenge
|
max.
Knallsatzmenge |
max.
Schalldruck
|
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| allgemein |
3
g |
2,5
mg Silberfulminat oder
0,5 g Nitrocellulose
(max. 12,6%) |
120
dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 1 m Entfernung |
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| Zündplättchen |
7,5
mg (Knallsatz) |
7,5 mg Chlorat- oder Perchloratsatz |
keine Beschränkung |
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| Party-Feuerwerkskörper |
10
mg (Knallsatz) |
10
mg Chlorat- oder Perchloratsatz |
keine Beschränkung |
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| Quelle:
Anlage 1 zur 1. SprengV |
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Klasse
II
(Silvesterfeuerwerk) |
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max.
Satzmenge
|
max.
Knallsatzmenge |
max.
Schalldruck
|
|
|
| allgemein |
50
g |
6
g |
120 dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 8 m
Entfernung |
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| Raketen |
20
g,
(davon max. 10 g Effektsatz) |
6 g |
120 dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 8 m
Entfernung |
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| Feuerwerksbatterien |
200
g
(je Einzeleffekt max. 50 g) |
25
g
(je Einzeleffekt max. 6 g) |
120 dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 8 m
Entfernung |
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| Quelle:
Anlage 1 zur 1. SprengV |
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Klasse
III
(Gartenfeuerwerk) |
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max.
Satzmenge
|
max.
Knallsatzmenge |
max.
Schalldruck
|
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| allgemein |
250
g |
100
g Schwarzpulver oder
50 g andere
Nitratgemische |
120 dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 15 m
Entfernung |
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| Raketen |
75
g |
40 g Schwarzpulver oder
20 g andere
Nitratgemische |
120 dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 15 m
Entfernung |
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| komb.
Gegenstände |
800
g
(1200 g in Wasserfällen) |
je
Einzeleffekt max. 15 g
Schwarzpulver oder 6 g
andere Nitratgemische) |
120 dB(AI) bzw.
120 dB(Apeak) in 15 m
Entfernung |
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| Quelle:
Anlage 1 zur 1. SprengV |
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Klasse
IV
(Großfeuerwerk) |
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max.
Satzmenge
|
max.
Knallsatzmenge |
max.
Schalldruck
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| Klasse
IV-Artikel sind nicht zulassungspflichtig und haben keine Satzmengen-Beschränkungen.
Sie müssen jedoch ein Qualitätssicherungsverfahren durchlaufen. |
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| Quelle:
Anlage 1 zur 1. SprengV |
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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
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. Mitte:
Für ein Großfeuerwerk werden unzählige Feuerwerksbomben
verladen. 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 (siehe Tabelle). 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.
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