Feuerwerk

Hintergrund

Ein Feuerwerk ist ein Gerät, das durch Verbrennung oder Explosion einen visuellen oder akustischen Effekt erzeugt. Moderne Pyrotechnik umfasst auch feuerwerksähnliche Geräte wie Fackeln, Streichhölzer und sogar Feststoffraketen, die in der Raumfahrt verwendet werden.

Die frühesten Vorfahren von Feuerwerkskörpern waren Papier- oder Bambusrohre, gefüllt mit feinkörniger Holzkohle und Schwefel, die vor zweitausend Jahren in China verwendet wurden. Diese Röhren erzeugten beim Zünden einen Feuer- und Rauchblitz, aber keine Explosion. Echte Feuerwerkskörper gab es erst, als der Mischung Salpeter zugesetzt wurde, um tausend Jahre später Schwarzpulver, den ersten chemischen Sprengstoff, herzustellen. Schwarzpulver wurde wahrscheinlich zuerst in China hergestellt, aber einige Gelehrte vermuten, dass es von den Arabern erfunden wurde.

Die Chinesen verwendeten Schwarzpulver für Feuerwerkskörper, Signale und Waffen wie Bomben und Raketen. Schwarzpulver wurde im 14. Jahrhundert nach Europa als Sprengstoff sowohl für Feuerwerkskörper als auch für Waffen eingeführt. Es wurde Ende des 17. Jahrhunderts bei Bergbau- und Straßenbauprojekten angewendet. Schwarzpulver wurde für Schießpulver verwendet, bis es Ende des 19. Jahrhunderts durch Nitrozellulose und (für industrielle Zwecke) durch Dynamit ersetzt wurde Jahrhunderts, wird aber auch heute noch in Feuerwerkskörpern verwendet.

Feuerwerk in China entwickelte sich von einfachen Knallkörpern zu den extravaganten Displays, die europäische Entdecker im 16. Jahrhundert erlebten. In Europa begann das Feuerwerk mit militärischen Sprengstoffen, die zum Feiern von Siegen verwendet wurden, und entwickelte sich zu den aufwendigen Produktionen, die von italienischen Pyrotechnikern im 16., 17. und 18. Jahrhundert entworfen wurden. (Noch heute werden die meisten großen Feuerwerksfirmen in den Vereinigten Staaten von italienisch-amerikanischen Familien geführt.) Diese italienischen Feuerwerke wurden normalerweise auf reich verzierten Holzsets gezeigt, die oft auf Gewässern schwammen, sowohl zur Sicherheit als auch zur Reflexion die schönen Displays. Andererseits wurden deutsche Feuerwerkskörper der damaligen Zeit meist in die Luft geschossen, ähnlich wie die heutigen Feuerwerkskörper.

Obwohl die Feuerwerke der italienischen Meister äußerst komplexe und beeindruckende Kunstwerke waren, begrenzte die damalige Technik ihre Farbe und Helligkeit. Im 19. Jahrhundert wurde die Helligkeit durch die Einführung von Aluminium und Magnesium stark erhöht, während die Entwicklung von Kaliumchlorat durch den französischen Chemiker Claude-Louis Berthollet (der versuchte, das von Napoleons Truppen verwendete Schießpulver zu verbessern) eine intensivere Produktion ermöglichte Farben.

Feuerwerkskörper kamen mit den ersten Siedlern in die Neue Welt und wurden seit den frühesten Tagen der Vereinigten Staaten verwendet, um den Unabhängigkeitstag, den 4. Juli, zu feiern. Im frühen 20. Jahrhundert wurden diese Feuerwerkskörper größer, stärker und gefährlicher. Zwischen 1900 und 1930 kamen mehr als 4.000 Menschen durch Feuerwerkskörper ums Leben. In den 1930er Jahren begannen Bundes- und Landesregierungen, den Einsatz von Feuerwerkskörpern zu regulieren. Explosivstoffe werden in die Klasse A (gefährliche Stoffe wie Dynamit und TNT), Klasse B (Feuerwerk für professionelle Darbietungen) und Klasse C (kleinere Feuerwerkskörper für den privaten Gebrauch) eingestuft. Feuerwerkskörper der Klasse C dürfen nicht mehr als 50 Milligramm Sprengstoff enthalten. Einige Staaten erlauben alle Klasse C Feuerwerkskörper, einige erlauben nur "Safe and Sane" Feuerwerkskörper (Klasse C Feuerwerkskörper, die sich nicht bewegen oder den Boden verlassen ) und einige Bundesstaaten oder Landkreise und Städte verbieten den privaten Gebrauch aller Feuerwerkskörper. Einige sehr gefährliche Feuerwerkskörper wie Kirschbomben, M-80s und Silbergrüße sind in allen Bundesstaaten verboten, werden aber weiterhin illegal hergestellt und verkauft. Die meisten Todesfälle und Verletzungen durch Feuerwerkskörper in den Vereinigten Staaten werden heute durch diese illegalen Geräte verursacht.

Während die private Nutzung von Feuerwerkskörpern stark eingeschränkt ist, werden öffentliche Vorführungen immer aufwendiger. Computer sind es gewohnt, Feuerwerkskörper genau zu timen, damit sie im Takt der Musik choreografiert werden können. Laser werden manchmal verwendet, um einzigartige visuelle Effekte zu erzeugen. Heute werden Feuerwerkskörper auf der ganzen Welt hergestellt und ausgestellt, insbesondere in Europa, Lateinamerika, den Vereinigten Staaten und Japan.

Rohstoffe

Ein modernes Feuerwerk besteht aus einer Hülle aus Plastik, Pappmaché oder schwerem Papier, die durch Karton getrennte Fächer umgibt. Ein kleines Fach an der Basis der Granate enthält Schwarzpulver, um das Feuerwerk aus einem Mörser aus Eisen in den Himmel zu schleudern Aluminium, Kunststoff oder schwerer Karton. Ein größeres Fach enthält Stücke einer Mischung von Chemikalien, die beim Erhitzen Licht und Farbe erzeugen. Diese Stücke werden als Sterne bezeichnet. Bei amerikanischen und europäischen Feuerwerkskörpern werden die Sterne in einem zylindrischen Fach mit Schwarzpulver vermischt. Das schwarze Pulver explodiert, entzündet die Sterne und zerstreut sie über den Himmel. Bei asiatischen Feuerwerkskörpern umgeben die Sterne das Schwarzpulver in einer kugelförmigen Kammer, um eine symmetrischere Darstellung zu erzeugen. Anstelle von Schwarzpulver und Sternen kann ein Fach Blitzpulver enthalten, das ein plötzliches helles Licht und einen lauten Knall erzeugt. Die verschiedenen Fächer in einem Feuerwerk sind an Zündschnüren befestigt, die aus Fäden bestehen, die mit Schießpulverkörnern vermischt sind.

Schwarzpulver besteht aus einer Mischung aus Salpeter (Kaliumnitrat), Holzkohle und Schwefel in einem Gewichtsverhältnis von 75 zu 15 zu 10. Flash-Pulver besteht aus einer Mischung aus Kaliumchlorat oder Kaliumperchlorat, Schwefel und Aluminium. Sterne bestehen aus einem Brennstoff, der verbrennt, um Wärme bereitzustellen, einem Farbstoff, der beim Erhitzen Farbe liefert, und einem Oxidationsmittel zum Verbrennen des Brennstoffs. Brennstoffe können langsam brennen, wie Holzkohle, Dextrin (aus Maisstärke gewonnen) oder rotes Gummi (ein Baumsekret), um eine schwache, lang anhaltende Anzeige zu erzeugen, oder schnell brennend, wie Aluminium, Magnesium oder Titan. um ein helles, kurzlebiges Display zu erzeugen. Zucker kann als Brennstoff zur Raucherzeugung verwendet werden. Zu den Farbstoffen gehören Aluminium, Magnesium oder Titan (weiß), Kohlenstoff oder Eisen (orange), Natriumverbindungen (gelb), Kupferverbindungen (blau), Strontiumcarbonat (rot) und Bariumnitrat oder Bariumchlorat (grün). Oxidationsmittel sind hochreaktive sauerstoffhaltige Verbindungen wie Kaliumperchlorat oder Ammoniumperchlorat. Sie enthalten auch Chlor, das mit den Kupfer-, Strontium- und Bariumverbindungen im . reagiert Farbstoffe zur Herstellung der instabilen Chloride dieser Elemente, die tatsächlich die Farbe liefern.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Die Sterne machen

• 1 Die Zutaten zur Herstellung von Sternen werden von Chemielieferanten bezogen und in Fässern gelagert. Zum Zeitpunkt des Mischens werden die Chemikalien aus den Fässern geschöpft, gewogen und zweimal durch Messingsiebe gesiebt, um Klumpen zu entfernen. (Es wird Messing verwendet, da es keine Funken erzeugt.) Die gesiebten Pulver werden auf ein großes Blatt Papier gelegt und vorsichtig von Hand gemischt. Die Pulver können auch in einer rotierenden Trommel oder einem stationären Behälter mit rotierenden Schaufeln gemischt werden. Diese Geräte müssen mit größter Sorgfalt verwendet werden, um eine Hitzeentwicklung durch Reibung oder das Einschließen von Pulverteilchen zwischen beweglichen Teilen zu vermeiden.
• 2 Das gemischte Pulver wird in Fässer gefüllt und vom Mischraum in den Schneidraum gebracht. Wasser wird damit vermischt, um einen weichen Teig zu bilden. Teigklumpen werden in große, mit Papier ausgekleidete Holzformen in Form von Brotlaiben geschöpft. Der Teig wird mit einem Holzhammer fest in die Form gepackt. (Der nasse Teig ist viel sicherer zu handhaben als das trockene Pulver.)
• 3 Die Teiglaibe mit einem Gewicht von jeweils etwa 35 Pfund (16 kg) werden aus der Form auf eine Werkbank gelegt, die mit schwerem Karton bedeckt ist, der mit schwarzem Pulver bestreut ist. Die Laibe werden in eine Richtung geschnitten, um Scheiben zu bilden, und dann in die andere Richtung, um Würfel zu bilden. Die Abmessungen der Würfel können zwischen 0,06-2 Zoll (0,16-5 cm) liegen. Das schwarze Pulver haftet an den nassen Würfeln und hilft ihnen beim Anzünden des Feuerwerks. Die Würfel werden auf papierbedeckten Sieben trocknen gelassen.

Die Pausen machen

• 4 Die getrockneten Würfel sind jetzt Sterne. Sie werden in den Verpackungsraum transportiert, um in Kartons verpackt zu werden. In die Mitte des zylindrischen Behälters wird eine hohle Pappröhre gelegt und vorsichtig mit Sternen umgossen. Ein großer Behälter kann bis zu 900 Sterne (ca. 2 kg) fassen. Wenn der Behälter voll ist, wird Schwarzpulver in das hohle Röhrchen gegossen und das Röhrchen wird entfernt. Das Pulver füllt die Räume zwischen den Sternen und wird dazu dienen, sie zu entzünden und zu zerstreuen. Auf den gefüllten Behälter wird eine Papierkappe aufgesetzt, die jetzt als "Pause" bezeichnet wird.
• 5 Der Bruch wird mit dicken Schnüren umwickelt, ein Vorgang, der als Spiking bekannt ist. Das Spiking wird durchgeführt, indem ein Ende einer großen Schnurrolle an den Bruch gebunden und die Schnur darum gewickelt wird. Wenn der Bruch vollständig bedeckt ist, wird die Schnur abgeschnitten und gebunden. Einige Breaks sind nicht mit Stacheln versehen, sondern werden anstelle von Plastik oder schwererem Karton hergestellt, um den Belastungen beim Start standzuhalten. Ein Zeitzünder (ein kurzer, langsam brennender Zünder, der die Bremse eine gewisse Zeit nach dem Abfeuern zum Explodieren bringt) wird in die Bremse eingesetzt und in schweres Papier eingewickelt. Die verpackten Pausen werden in den Kleisterraum gebracht, um sie in schweres, mit Kleister getränktes Papier zu wickeln dann etwa zwei Tage trocknen lassen. Das Papier härtet aus, während die Paste trocknet, um eine starke, dichte Versiegelung zu bilden.
• 6 Einige Pausen, die als Salute bekannt sind, sind eher mit Blitzpulver als mit Sternen und Schwarzpulver gefüllt. Blitzpulver wird ähnlich gemischt wie die Chemikalien, die zur Herstellung von Sternen verwendet werden. Es wird dann in Kartonbehälter gegossen, die dicker und stärker sind als andere Bruchstücke. Dadurch kann sich mehr Druck aufbauen, bevor der Gruß platzt, was zu einem lauteren Knall führt. Diese Grüsse werden dann wie andere Pausen mit Stacheln versehen und eingefügt.

Herstellung der Muscheln

• 7 Die Trockenpausen werden in den Endbearbeitungsraum gebracht, um dort zu Schalen zusammengesetzt zu werden. Die einfachsten Muscheln bestehen aus einem kleinen Kompartiment Schwarzpulver kombiniert mit einer einzigen Pause. Asiatische Schalen enthalten aufgrund ihrer kugelförmigen Struktur immer nur einen Bruch. Da amerikanische und europäische Granaten zylindrisch sind, können mehrere Brüche übereinander gestapelt werden, sodass die Granate bei der Explosion mehrere Explosionen in verschiedenen Farben anzeigt. Multi-Break-Muscheln bestehen normalerweise aus einem kleinen Kompartiment Schwarzpulver, drei oder vier farbigen Breaks und einem Gruß. Einige große Muscheln enthalten bis zu 10 Brüche, und es wurde mindestens eine riesige Muschel mit 22 Brüchen hergestellt. Die Granate wird zusammengebaut, indem die Komponenten aufeinander gestapelt, eine Startsicherung (eine lange, schnell brennende Sicherung zum Entzünden des Schwarzpulvers, mit der das Feuerwerk abgefeuert wird) angebracht, sie in schweres Papier gewickelt und das Paket mit einer Schnur zusammengebunden wird. Das fertige Feuerwerk wird dann etikettiert und bis zum Gebrauch gelagert.

Kleines Feuerwerk machen

• 8 Kleine Feuerwerkskörper, die für den privaten Gebrauch bestimmt sind, werden ähnlich wie große hergestellt, sind jedoch im Allgemeinen einfacher gebaut und enthalten viel weniger Sprengstoff. Kleine Feuerwerkskörper sind Kracher (Papierröhren mit einer kleinen Menge Sprengstoff), Springbrunnen (mit Chemikalien gefüllte Papierkegel, die farbige Funken freisetzen) und römische Kerzen (lange Papierröhren gefüllt mit einer kleinen Menge Sprengstoff und mehreren kleinen Sternen, die einen schießen auf einmal). Einige kleine Feuerwerkskörper enthalten überhaupt keinen Sprengstoff und können so einfach sein wie eine einzelne Chemikalie, die in Papier oder Folie eingewickelt ist. Beispiele sind Rauchbälle (gefüllt mit einer Chemikalie, die farbigen Rauch freisetzt) ​​und Schlangen (gefüllt mit Ammoniumdichromat, das langsam brennt und eine lange Aschespur produziert). Wunderkerzen werden hergestellt, indem ein Metalldraht in eine Aufschlämmung getaucht wird, die einen Brennstoff, ein Oxidationsmittel, ein Färbemittel und Aluminiumkörner enthält, die die Funken erzeugen.

Abschuss des Feuerwerks

• 9 Professionelle Feuerwerkskörper werden in der Regel von denselben Firmen gezündet, die sie herstellen. Wenn ein Versatzstück (eine bodengebundene Anzeige, die ein Bild oder Wörter mit farbigen Fackeln, Lanzen genannt) verwendet werden soll, wird das zu formende Design auf Millimeterpapier skizziert und an Tischler geschickt, die einen Holzrahmen mit dünnen Holzlatten bauen in Form des Designs. Wenn das Feuerwerk von Musik begleitet wird, ist das Timing der Anzeige so geplant, dass es dem Tempo der Musik entspricht.
• 10 Einige Stunden vor Beginn der Show (oder bei einer sehr großen Show einige Tage vorher) trifft die Crew mit der notwendigen Ausrüstung ein, einschließlich Feuerlöscher und Erste-Hilfe-Sets. Mörser zum Abfeuern der Granaten werden an ihren richtigen Stellen platziert. Große werden in Erdlöchern oder in mit Sand gefüllten Stahlfässern platziert. Kleinere Mörser werden in Holzgestelle gestellt. Die richtige Hülle für jeden Mörser wird an Ort und Stelle geladen. Die Rahmen für Versatzstücke werden montiert, Lanzen werden an den Latten befestigt und Sicherungen werden an den Lanzen angebracht. Wenn die Anzeige beginnt, werden die Lanzen und Mörser zu den richtigen Zeiten entzündet, entweder mit langen Handfackeln oder mit elektrischen Leitungen, die an einer zentralen Schalttafel angeschlossen sind. Nach der Show zerstört die Crew sicher alle Blindgänger.

Qualitätskontrolle

Der wichtigste Qualitätskontrollfaktor bei der Herstellung von Feuerwerkskörpern ist die Sicherheit. Feuerwerksfabriken sind durch Maschendrahtzäune, Stacheldraht, vor Eindringlingen geschützt verschlossene Tore, Stahltüren und manipulationssichere Schlösser. In diesen Fabriken werden zahlreiche Vorkehrungen getroffen, um Unfälle zu vermeiden.

Strom ist die größte Gefahr. Ein einzelner kleiner Funke kann einen Raum voller Sprengstoff entzünden. Alle Steckdosen befinden sich außerhalb des Gebäudes. Um statische Elektrizität zu vermeiden, müssen alle Arbeiter Kleidung aus 100 % Baumwolle tragen. Sie berühren eine Kupferplatte, bevor sie ein Gebäude betreten, um eventuell vorhandene statische Elektrizität zu entfernen. Um die Waden des Arbeiters werden elastische Bänder mit Drähten getragen, die zum Graphitboden führen, um statische Elektrizität zu unter dem Gebäude vergrabenen Erdungsstäben abzuleiten. Alle Arbeiten werden eingestellt und alle Arbeiter verlassen das Gebäude, wenn die Möglichkeit eines Gewitters besteht.

Viele andere Sicherheitsmaßnahmen werden verwendet. Alle Arbeiten werden von Hand ausgeführt, um Maschinen zu vermeiden, die Hitze oder Funken erzeugen könnten. Im Winter werden Gebäude mit heißem Wasser statt mit heißer Luft beheizt, was zu einer Explosion führen könnte. Die Gebäude sind klein, sodass niemand mehr als ein oder zwei Schritte von einem Ausgang entfernt ist. Alle Ausgänge haben Türen, die sich bei der kleinsten Berührung weit öffnen. Explosive Chemikalien werden niemals nass gemischt, da sie beim Austrocknen Gase freisetzen können, die sie entzünden könnten.