DE102013012363B3

DE102013012363B3 - Beschichtete pyrotechnische Vorrichtung

Info

Publication number: DE102013012363B3
Application number: DE201310012363
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2014-06-05
Anticipated expiration: 2033-07-26

Abstract

Die Erfindung betrifft eine beschichtete Vorrichtung zur Erzeugung pyrotechnischer Effekte, bei der ein Träger mit mindestens einer pyrotechnischen Schicht beschichtet ist, die mindestens einen Zündbereich und mindestens einen Effektbereich umfasst, wobei Effektbereich und Zündbereich aneinandergrenzen und/oder übereinanderliegen. Diese beschichtete Vorrichtung ist insbesondere als adhäsiv beschichtetes Band ausgestaltet, bei dem ein zentraler Längsstreifen aus Abbrandstoff an zwei Streifen aus Effektstoff angrenzt. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der Vorrichtung als Zündvorrichtung oder zur Herstellung von Lichtbildern und Feuerwerkskörpern sowie ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine beschichtete Vorrichtung zur Erzeugung pyrotechnischer Effekte, bei der ein Träger mit mindestens einer pyrotechnischen Schicht beschichtet ist, die mindestens einen Zündbereich und mindestens einen Effektbereich umfasst, wobei Effektbereich und Zündbereich aneinandergrenzen und/oder übereinanderliegen. Die Erfindung betrifft zudem die Verwendung der Vorrichtung als Zündvorrichtung oder zur Herstellung von Lichtbildern und Feuerwerkskörpern sowie ein Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten von Zündvorrichtungen für pyrotechnische Artikel bekannt. Solche Zündvorrichtungen sind in aller Regel mit Schwarzpulverbrei getränkte Baumwollschnüre, mit denen die pyrotechnischen Artikel, wie beispielsweise Feuerwerksraketen, Feuerräder und andere Dekorationssätze angezündet werden. Diese Zündvorrichtungen brennen nach Aktivierung innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit, die im Wesentlichen dazu dient, dass sich die Person, die die Zündvorrichtung anzündet, in einen Sicherheitsabstand begeben kann.
Es kann jedoch vorkommen, dass aufgrund äußerer Einflüsse wie z. B. Feuchtigkeit oder Beschädigungen bei Transport oder Lagerung der Brennvorgang der Zündvorrichtung gestört ist, so dass er verlangsamt abläuft oder sogar vorzeitig beendet wird.
Da eine Zündvorrichtung die Eigenschaft besitzt, unscheinbar zu brennen, kann der Anwender nicht unterscheiden, ob sie noch brennt oder ob der Brennvorgang frühzeitig beendet wurde.
In der Regel kann der Feuerwerkskörper dann nicht mehr benutzt werden und Personen, die auf das Erlöschen der Zündvorrichtung vertrauen und sich dem Feuerwerkskörper nähern, bringen sich in erhebliche Gefahr, da nicht selten der Brennvorgang erneut weitergeht.
Als Verbesserung schlägt die US 5,662,719 A ein Band vor, dass mit einem Streifen eines Abbrandstoffes versehen ist, und dass zusätzlich mit einer Deckschicht ausgestattet ist. Diese Deckschicht schützt den Abbrandstoff vor Feuchtigkeit. Allerdings brennt auch dieses Band unscheinbar, d. h. ohne jegliche pyrotechnische Effekte ab.
Das von der US 5,662,719 A gelehrte Band, welches als „Sticky match” kommerziell erhältlich ist, wird insbesondere für sogenannte Lichtbilder verwendet. Dies ist ein Effektfeuerwerk, bei dem einzelne Dekorationssätze (insbesondere bengalische Fackeln) auf einer Unterlage vorgegebene Motive, wie Herzen oder Zahlen bilden, und jeweils durch ein Zündband verbunden werden. Gerade bei solchen Lichtbildern bedeutet dann das unscheinbar abbrennende Zündband einen verminderten ästhetischen Effekt und damit auch einen verringerten Spannungseffekt für den Betrachter.
Die DE 298 08 884 U1 betrifft ein Feuerwerkselement zur Darstellung eines Symbols. Hierbei wird die Effektmasse, die das Symbol als Linienzug darstellt, unmittelbar auf die Oberfläche einer Basisplatte aufgebracht und mit einem bandförmigen Anfeuerungsmittel abgedeckt, das wiederum mit Zündmassenpunkten versehen ist. Da die Brenntemperatur des Anfeuerungsmittels unterhalb der Zündtemperatur der Effektmasse liegt, bedarf es hier der Zündmassenpunkte als verbindende pyrotechnische Schicht.
Die DE 298 08 885 U1 betrifft ein Feuerwerkselement zur Darstellung eines Symbols mit fontänenartigen Effektelementen. Hierbei sind mit Effektmasse gefüllte, rohrförmige Elemente auf einem Trägerkörper angebracht. Die an der Brennöffnung der Elemente angebrachten Zündmassenpunkte in Verbindung mit einem die Elemente verbindenden Anfeuerungsmittel fungieren als Zündvorrichtung. Ebenso wie bei der DE 298 08 884 U1 wird die Effektmasse durch die Zündpunkte gezündet, die wiederum von dem Anfeuerungsmittel entzündet werden.
Die DE 44 26 560 A1 betrifft einen pyrotechnischen Informationsträger, bei dem eine pyrotechnische Masse als Muster auf einen Träger aufgebracht wird. Zur Anzündung wird eine freie Zündschnur vorgeschlagen.
Die DE 698 29 061 T2 betrifft eine Zündschnur zur Übermittlung eines Signals. Hierbei wird ein Trageband mit einer reaktiven (d. h. pyrotechnischen) Beschichtung versehen und in eine Röhre eingebracht.
Hier setzt die Erfindung an, der die Aufgabe zugrunde liegt, eine pyrotechnische Vorrichtung bereitzustellen, die eine dekorativ und sicher abbrennbare Zündvorrichtung darstellt.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass eine beschichtete Vorrichtung zur Erzeugung pyrotechnische Effekte bereitgestellt wird, umfassend:

(a) einen Träger (1), der eine pyrotechnische Schicht (4, 6) aufnimmt,
(b) die pyrotechnische Schicht (4, 6), umfassend
i. mindestens einen Bereich, der mit pyrotechnischem Abbrandstoff versehen ist (Zündbereich), und
ii. mindestens einen Bereich, der mit mindestens einem pyrotechnischen Effektsatz versehen ist (Effektbereich),

Die erfindungsgemäße Vorrichtung vereinigt mehrere entscheidende Vorteile gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Zündvorrichtungen.
Ein solches Band verbindet den Vorteil, dass es einerseits als Zündvorrichtung fungiert, durch die mit entzündeten Effektsatz aber auch ein dekorativer, für den Betrachter ungefährlicher Effekt erzeugt wird, der eine erhebliche Steigerung des Aufmerksamkeitswertes bedingt. Diese Kombination unterschiedlicher pyrotechnischer Eigenschaften wird erfindungsgemäß eine einfache und flexible Ausgestaltung verwirklicht.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Trennung von Effektbereich und Zündbereich notwendig ist, um einen reibungslosen Anzündvorgang zu gewährleisten.
Überraschend war hierbei, dass trotz der getrennt vorliegenden Bereiche der Zündbereich beim Abbrennen in der Lage ist, auch das Material im benachbarten Effektbereich sicher und vollständig zu entzünden. Zu beachten ist hierbei, dass die Abbrandgeschwindigkeit des Zündgranulats um ein Vielfaches über der Abbrandgeschwindigkeit von Effektmaterial liegt, was bei der nur schichtförmigen Vorliegen der jeweiligen Zünd- und Effektbereiche eine erhebliche Anforderung bedeutet.
Weiterhin basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass eine dünne Schicht aus einem pyrotechnischen Effektsatz nicht nur effektiv von dem benachbart positionierten Abbrandstoff entzündet wird, sondern auch bei einer geringen (d. h. einlagigen) Schichtdicke vollständig und reproduzierbar unter Erzeugung eines ausgezeichneten pyrotechnischen Effektes abbrennen kann.
Bei einer Verwendung als Anzündmittel bewirkt die hohe Temperatur und die prolongierte thermische Exposition der Effektmittel im Vergleich zum einem lediglich Schwarzpulver enthaltenden Anzündmittel eine bedeutende Verbesserung der Anzündeigenschaften.
Durch die Trennung von Zündbereich und Effektbereich können zudem Zündmassen mit Effektmassen kombiniert werden, die sonst als Mischung unverträglich sind. So wird gerade bei Effektmassen, die farbige Lichteffekte hervorrufen, durch die Zumischung einer Zündmasse üblicherweise die Konzentration des Chlordonators reduziert, so dass bei den üblicherweise sehr engen Arbeitsbereichen die Effektmasse aus dem aktiven Arbeitsbereich herausfällt und dementsprechend die Lichteffekte reduziert werden oder sogar unterbleiben. Durch die Trennung von Zündbereich und Effektbereich bleibt der Arbeitsbereich der Effektmasse vollständig erhalten. Der gewünschte Effekt stellt sich in unvermindertem Maße ein.
Zudem gibt es häufig auch Unverträglichkeiten auf chemischer Ebene. So gehen Bestandteile von Effektmassen wie bspw. Ammoniumperchlorat eine Konversionsreaktion mit dem Kalisalpeter des Abbrandstoffes ein. Das entstehende Ammoniumnitrat ist hochgradig hygroskopisch und kann die Zündmasse unbrauchbar machen. Es zeigte sich, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die benachbart gelegenen Schichten sich nicht in Bezug auf die Hygroskopizität beeinflussen.
Somit können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nun erstmalig alle möglichen Kombinationen aus Zündmasse und Effektmasse verwirklicht werden, ohne dass weder der Zündeffekt noch der pyrotechnische Effekt beeinträchtigt werden.
Da der Zündeffekt nicht beeinträchtigt wird, ist ein sicheres Abbrennen gewährleistet. Das Auftreten von Zündverzögerungen oder Fehlzündungen wird reduziert, was sowohl Kosten spart als auch die Sicherheit für das Bedienpersonal und das Publikum erhöht. Durch eine geringere Rate an Blindgängern wird auch die Umwelt geschont, da weniger nicht umgesetzte pyrotechnische Abfälle anfallen.
Die benachbarten Lage von Zündbereich und Effektbereich verbunden mit der schnelleren Abbrandgeschwindigkeit des Zündgranulats bringt einen weiteren Vorteil mit sich: Durch die radial sich ausbreitenden Gaswolken des abbrennenden Zündgranulats werden die Licht-, Blend- oder Funkeneffekte nach außen getrieben und damit in ihrer Effektwirkung verstärkt.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch einfach und kostengünstig herzustellen. So können verschiedenste Träger, die geeigneterweise mit einer adhäsiven Schicht versehen sind, durch einfaches Aufstreuen der jeweiligen Zündgranulate und Effektgranulate die pyrotechnische Vorrichtung ergeben.
Da bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowohl das Zündmittel als auch das Effektmittel als Schicht vorliegen, kommt die Vorrichtung mit einer reduzierten Menge an pyrotechnischem Material aus. Sie ist somit kostengünstig herzustellen und sicher bei Herstellung, Transport und Lagerung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist flexibel einsetzbar, indem sie nicht nur als Zündvorrichtung fungieren kann, sondern durch die entzündeten Effektbereiche selber zur Herstellung eines Lichtbildes oder eines Feuerwerkskörpers dienen kann.
Ohne die Erfindung einzugrenzen, wird der folgenden chemische Reaktionsmechanismus vorgeschlagen.
Um einen Verdünnungseffekt des pyrotechnischen Effektsatzes durch den Abbrandstoff zu vermeiden, werden durch die benachbarte, angrenzende Aufbringung die unterschiedlichen Abbrandgeschwindigkeiten von Zünd- und Effektgranulat zur Entzerrung der beiden Flammzonen genutzt. Man differenziert die Abbrandgeschwindigkeit eines pyrotechnischen Stoffes in Ausbreitungsgeschwindigkeit und lineare Abbrandgeschwindigkeit. Erste beschreibt die Geschwindigkeit, mit der die sich ausbreitenden heißen Gasschwaden und die mitgeführten Reaktionsprodukte die Oberfläche des umgebenden Materials entflammen. Diese liegt im Fall von Schwarzpulver je nach Einschluss zwischen 3 m/s und 600 m/s.
Die lineare Abbrandgeschwindigkeit beschreibt die Fortpflanzung der Reaktion im Festkörper des pyrotechnischen Materials und liegt für Schwarzpulver mit ca. 10 cm/s um Größenordnungen unter der Ausbreitungsgeschwindigkeit.
Effektsätze brennen linear lediglich mit 0,1 cm/s bis 0,5 cm/s, Schwarzpulver übertrifft diese also um das 20- bis 100fache. Bei der gewählten Anordnung wird demzufolge die hohe Ausbreitungsgeschwindigkeit der „Schwarzpulverseele” in Laufrichtung des Zündklebebands auf die benachbarten Effektgranulate aufgeprägt.
Während das Schwarzpulver extrem rasch komplett umsetzt und seine Gasschwaden die entstandenen Reaktionsprodukte aus der Flammzone abführen, bildet das Effektgranulat in den expandierenden Schwarzpulverschwaden blasenförmig eine eigene Flammzone und brennt längere Zeit nach. Eine Vermischung der Reaktionsprodukte beider Komponenten findet nicht statt.
Die Flammgeometrie lässt sich daher wie folgt beschreiben: Einem in Laufrichtung des Zündbandes räumlich beschränktem Abschnitt des Schwarzpulverabbrandes folgt nachgelagert mit gleicher Laufgeschwindigkeit eine langgestreckte Abbrennzone des Effektgranulates.
Definitionen:
Ein „Träger” im Sinne der Erfindung, ist eine feste flexible oder starre Unterlage, die beschichtet werden kann. Da die eigentliche pyrotechnische Reaktion unabhängig von dem Trägermaterial und der Konsistenz des Trägers ist, können hier eine Vielzahl von Trägermaterialien eingesetzt werden. Diese umfassen Papier, Pappe, Kunststoff, Holz, Metall, Glas und Keramik. Bevorzugt sind Träger, die aufgrund der pyrotechnischen Reaktion (bevorzugt rückstandsfrei) verbrennen, wie Papier oder Kunststoff.
Erfindungsgemäß stellt ein „Bereich” eine umgrenzte Fläche dar, die durch eine erfindungsgemäße Schicht auf dem Träger gebildet wird.
Die „Abbrandgeschwindigkeit” bezeichnet die Geschwindigkeit mit der sich das Volumen des brennenden Treibmittels ändert. Sie ist proportional zur linearen Brandgeschwindigkeit und des Weiteren von der speziellen Formgebung des Abbrandstoffes oder Zündsatzes ab.
In Sinne der Erfindung ist die „lineare Brenngeschwindigkeit” eines pyrotechnischen Mittels, als diejenige Geschwindigkeit definiert, mit welcher die chemische Umsetzung infolge von Wärmeleitung und Strahlung (senkrecht zur aktuellen Oberfläche des pyrotechnischen Mittels) fortschreitet. Sie ist von der chemischen Zusammensetzung, dem Druck, der Temperatur und dem physikalischen Zustand des pyrotechnischen Mittels abhängig.
Ein „pyrotechnischer Effektsatz” gemäß der Erfindung ist ein Stoffgemisch zur Erzeugung akustischer, optischer, thermischer oder mechanischer Effekte. Er enthält mindestens ein Oxidationsmittel und einen Brennstoff. Hierbei zählen Brennstoffe nur dann zu den Pyrotechnika, wenn sie in einem Gegenstand explizit eingesetzt werden, um eine beabsichtigte pyrotechnische Wirkung (den pyrotechnischen Effekt) zu erzielen. Wie bei allen energetischen Materialien ist auch beim pyrotechnischen Effektsatz die exotherme Umsetzung (wie z. B. Abbrand, Deflagration) nicht an die Anwesenheit von Luftsauerstoff gebunden. Diese Umsetzung genannte Reaktion eines pyrotechnischen Satzes erfolgt spontan und selbstunterhaltend, aber langsamer (weniger brisant) als beim Sprengstoff – die Begriffe Deflagration (langsamer als die Schallgeschwindigkeit im Material) und Detonation (schneller) unterscheiden die Begriffe Pyrotechnikum und Sprengstoff.
Ein „pyrotechnischer Abbrandstoff” (der synonym zu dem Begriff „Abbrandstoff” ist) ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein rasch deflagrierendes Zündmittel, das die nötige Initialenergie für die chemische Reaktion eines pyrotechnischen Effektsatzes zur Verfügung stellt. Der Abbrandstoff enthält explosionsfähige Stoffe. Als pyrotechnischer Abbrandstoff wird insbesondere Schwarzpulver verwendet.
Unter dem Begriff „aneinandergrenzen” im Sinne der Erfindung wird eine benachbarte Lage der jeweiligen Bereiche verstanden, bei der die Bereiche einen so geringen Abstand besitzen, dass bei Abbrennen des pyrotechnischem Abbrandstoffes der benachbart gelegene pyrotechnische Effektsatz mit entzündet wird. In bevorzugter Weise handelt es sich hierbei um einen Abstand von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 2,5 mm und besonders bevorzugt von weniger als 1 mm. Aneinandergrenzende Bereiche können sich erfindungsgemäß auch partiell durchdringen, so dass sie einen überlappenden Bereich von weniger als 5 mm, bevorzugt weniger als 2,5 mm und besonders bevorzugt von weniger als 1 mm aufweisen.
Im Rahmen der Erfindung ist unter einer „pyrotechnischen Schicht” eine flächenhafte Ausdehnung einer pyrotechnischen Masse mit einer gewissen Höhe zu verstehen, die über einer anderen einheitlichen Masse (bevorzugt der Träger oder der adhäsiven Schicht) gelegen ist. Die „pyrotechnische Schicht” kann in ihrem Querschnitt verschiedene Formen annehmen wie rechteckig, quadratisch, ellipsoid oder kreisförmig.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Als Träger können alle Untergründe verwendet werden, die eine Beschichtung mit pyrotechnischen Massen, die bevorzugt als Granulate vorliegen, erlauben. Damit sind alle festen Untergründe, seien es flexible oder starre Untergründe als Träger für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeignet.
In einer besonderen Ausführungsform umfasst der Träger ein Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Papier, Pappe, Holz, Verbundwerkstoff, Kunststoff, Textilgewebe oder Textilvlies, Metall, Keramik und Glas.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Träger aus einem wasserabweisenden oder wasserfesten Material.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Träger aus einem brennbaren Material, das durch das Abbrennen der pyrotechnischen Vorrichtung (bevorzugt rückstandsfrei) mit abbrennt.
In einer alternativen Ausführungsform ist (insbesondere bei einem plattenförmigen Träger) dieser Träger schwerentflammbar oder nicht brennbar oder ist mit einer entsprechenden Beschichtung versehen. Dies ermöglicht ein selektives Abbrennen der pyrotechnischen Vorrichtung bei möglicher Wiederverwendbarkeit des Trägers.
In bevorzugter Weise ist der Träger als flexibler Träger ausgestaltet, der besonders bevorzugt Papier, Pappe oder Kunststoff umfasst und speziell aus Kunststoff besteht. Ein flexibler Träger erlaubt eine platzsparende Aufbewahrung durch Falten oder Rollen des beschichteten Trägers.
Geeigneterweise ist bei der beschichteten Vorrichtung der Träger band- oder plattenförmig. Bei einem Band als Träger können Zündbereich und Effektbereich als kontinuierliche Streifen in Längsrichtung aufgebracht werden und durch Ablängen des Bandes die erforderliche Länge der pyrotechnischen Vorrichtung bereitgestellt werden.
Bei einem plattenförmigen Träger können der/die Zündbereich(e) und der/die Effektbereich(e) beliebige Muster formen, die dann nach Aufstellen am Präsentationsort abgebrannt werden können.
In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der bandförmige Träger aus einem Material, das ausgewählt ist aus der Liste enthaltend Papier, natürliche oder synthetische Gewebe, Fasern wie Mineralfasern, Polymere aus natürlichem und synthetischen Polymeren, hier insbesondere Kautschuk, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, und Polyvinylidenfluorid (PVDF).
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht der bandförmige Träger aus Polypropylen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der bandförmige Träger aus einem wasserabweisenden oder wasserfesten Material. Dies verhindert, dass das Band durch Feuchtigkeitsaufnahme in seiner Funktion beeinträchtigt wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der pyrotechnische Abbrandstoff ausgewählt aus der Gruppe umfassend Schwarzpulver und Zusammensetzungen umfassend ein Reduktionsmittel und Kalium- oder Ammoniumperchlorat.
Bevorzugt wird als Abbrandstoff Schwarzpulver verwendet. Schwarzpulver im Sinne der Erfindung ist ein Gemisch, das zumindest Holzkohle und Kaliumnitrat (Kalisalpeter) und geeigneterweise zusätzlich Schwefel enthält.
Ein typisches Schwarzpulvergemisch als Abbrandstoff für die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt die folgende Zusammensetzung:

• 75% Kaliumnitrat
• 18% Holzkohle
• 7% Schwefel

Weitere Mischungsverhältnisse für Schwarzpulver sind dem Fachmann bekannt und auf Basis seines Fachwissens ohne weiteres herstellbar.
Geeigneterweise sollte der pyrotechnische Abbrandstoff eine Anzündtemperatur von mehr als 300°C aufweisen, um bei sicherer Handhabbarkeit den pyrotechnischen Effektsatz zuverlässig zu entzünden.
Die Verwendung von Schwarzpulver für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist aus einer Reihe von Vorteilen besonders bevorzugt. So wird durch die Bildung großer volatiler Flammwolken eine Durchmischung mit der nachlaufenden Effektreaktion vermieden.
Schwarzpulver besitzt eine hohe Propagationsgeschwindigkeit und bildet heiße Schlacken mit extrem guter Zündwirkung. Es ist zudem in dünner Schicht zünd- und brennfähig, leicht verfügbar, umweltfreundlich, ungiftig und weist eine glatte, staubfreie Oberfläche auf.
Weiterhin ist Schwarzpulver preiswert und nach internationalen Standards industriell herstellbar.
Erfindungsgemäß können auch moderne Hochleistungszündstoffe verwendet werden. Beispielhaft seien hier die folgenden zwei Mischungen genannt:
Anfeuerungssatz I

• 70% KNO₃
• 24% Bor
• 6% Polymethylmethacrylat (PMMA)

Anfeuerungssatz II:

• 43% KClO₄
• 57% Zirconium

Der pyrotechnische Effektsatz kann gemäß der Erfindung z. B. ein farbig und/oder pulsierend, intermittierend oder vibrierend abbrennender pyrotechnischer Satz sein, demnach ein im wesentlichen optische Effekte liefernder Satz, aber auch ein pyrotechnischer Satz, der allein oder zusätzlich zu dem optischen Effekt akustische Effekte liefert. Die optischen Effekte umfassen hier sowohl Leuchteffekte, wie bspw. Funken- oder Blinksterne, als auch (bevorzugterweise bunte) Rauch- oder Nebeleffekte.
In bevorzugter Weise sollte ein erfindungsgemäß verwendbares Effektgranulat eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen:

• trocken
• staubfrei
• ausreichende Härte, d. h. unzerbrechlich bei normaler Handhabung
• ungiftig
• nicht hygroskopisch
• lagerbeständig
• Oberfläche hinreichend glatt für ausreichende Haftung

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Effektsatz ein pyrotechnischer Satz, der helles Licht, Blinksterne oder Funkensterne erzeugt.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Effektsatz aus einer Mischung, die ausgewählt ist aus der Gruppe umfassend Magnesiumfarben, Magnaliumfarben, Harzfarben, Blinksterne Typ I, Blinksterne Typ II, Funkensterne Typ I, Funkensterne Typ II und Funkensterne Typ III.
Im Folgenden sind exemplarisch einige erfindungsgemäß verwendbare Satzgruppen in ihrer generellen Zusammensetzung aufgelistet:

• Magnesiumfarben: Mg, Erdalkalinitrat/Alkalinitrat, ggf. Farbgeber, Chlordonator, Harz
• Magnaliumfarben: MgAl, Erdalkalinitrat/Alkalinitrat, ggf. Farbgeber, Kaliumperchlorat, Chlordonator, Harz
• Harzfarben: Kalium(per-)chlorat, Farbgeber, Chlordonator, Harz
• Blinksterne Typ I: MgAl, Erdalkalinitrat/Alkalinitrat, ggf. Farbgeber, Chlordonator, Schwefel, Dextrin
• Blinksterne Typ II: MgAl, Ammoniumperchlorat, Farbgeber, Chlordonator, Schwefel, Dextrin
• Funkensterne Typ I: Schwarzpulver, C/Fe/Ti/FeTi/MgAl/Al, Binder
• Funkensterne Typ II: Schwarzpulver, Al, S/Sb₂S₃, SrCO₃/Natriumoxalat, Binder
• Funkensterne Typ III: KClO₄, Al, Binder

Im Folgenden sind typische Beispiele für Effektsätze aufgeführt, die rote, grüne, blaue und weiße Funkensterne erzeugen:

Rote Sterne

Bestandteil Prozentualer Anteil

Kaliumchlorat 70%

Strontiumcarbonat 15%

Akaroidharz 10%

Dextrin 4%

Holzkohle (150 mesh) 1%

Grüne Sterne

Bestandteil Prozentualer Anteil

Bariumchlorat 53%

Kaliumchlorat 28%

Akaroidharz 10%

Dextrin 4%

Holzkohle (150 mesh) 5%

Blaue Sterne

Bestandteil Prozentualer Anteil

KClO₄ 68%

CuO 8%

Polyvinylchlorid 14%

Dextrin 4%

Kolophoniumharz 6%

Weiße Sterne

Bestandteil Prozentualer Anteil

Kaliumnitrat 51%

Schwefel 18%

Gemahlenes Schwarzpulver 15%

Antimonpulver 10%

Holzkohle (150 mesh) 3%

Dextrin 3%
Als Effektsätze mit Glitzereffekte sind beispielsweise die folgenden Zusammensetzungen geeignet:

Gelbe Glitzersterne

Bestandteil Prozentualer Anteil

Gemahlenes Schwarzpulver 70%

Natriumoxalat 10%

Antimonsulfid 8%

Aluminium „Bright” 7%

Dextrin 5%

Weiße Glitzersterne

Bestandteil Prozentualer Anteil

Gemahlenes Schwarzpulver 66%

Strontiumoxalat 8%

Antimonsulfid 14%

Aluminium „Bright” 8%

Dextrin 4%
Die Herstellung der oben genannten Effektsätze kann nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden erfolgen, wie z. B. in Lancaster et al. („Fireworks – Principles and Practice”, Chemical Publishing, New York, 1972, Seite 86–107) beschrieben. Das entsprechende Dokument wird hiermit als Referenz eingeführt und gilt somit als Teil der Offenbarung.
Der Effektbereich selber kann aus unterschiedlichen Effektsätzen bestehen.
Die Effektstreifen können in geeigneter Weise durch Aufstreuen eines definierten Volumenstroms des jeweiligen Granulates über eine trichterförmige Vorrichtung (V-förmiges Längsprofil) auf das unterhalb des Trichters vorbeigeführte Klebeband aufgebracht werden. Der Fachmann wird hierbei die wichtigen Parameter wie die exakte Anpassung des Volumenstroms an die Korngröße, die Rieselfähigkeit des Granulates und die Fortbewegungsgeschwindigkeit des Trägermaterials in geeigneter Weise wählen.
In bevorzugter Weise liegen diese unterschiedlichen Effektsätze als getrennte Unterbereiche vor. So können bei einem streifenförmig aufgebrachten Effektbereich mehrere Teilabschnitte des Effektstreifens mit jeweils unterschiedlichen Effektsätzen versehen sein. Dies führt dazu, dass beim Abbrennen des Zündbereich-Streifens die einzelnen Effektsätze nacheinander zur Zündung kommen und daher wie bei einem Feuerwerk eine Aufeinanderfolge verschiedener pyrotechnischer Effekte zustande kommt. Bei der bevorzugten Ausgestaltung mit einem mittleren Zündstreifen und zwei benachbarten Effektstreifen, können diese beiden Effektstreifen jeweils den gleichen Effektsatz oder unterschiedliche Effektsätze beinhalten, so dass im zweiten Fall zu einem Zündzeitpunkt zwei unterschiedliche Effektsätze zur Geltung kommen, die mit Fortschreiten der Flammenfront durch die oben beschriebenen, unterschiedlichen Effektabschnitte wiederum in ihren Effekten unabhängig voneinander abwechseln können.
Vorzugsweise liegen der Abbrandstoff und/oder der Effektsatz als granuläres Material vor. Das bringt die Vorteile einer gleichmäßigen und gut haftenden Beschichtung auf dem Träger mit sich.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt das granuläre Material ein Korngrößenbereich, der ausgewählt ist aus der folgenden Liste:

• von 0,3 bis 0,7 mm,
• von 0,3 bis 0,93 mm;
• von 0,3 bis 1,5 mm;
• von 0,5 bis 1,2 mm;
• von 0,7 bis 1,5 mm;
• von 0,93 bis 1,5 mm; oder
• von 4 bis 8 mm.

Bei einem granulären Material ist die Schicht des pyrotechnischen Abbrandstoffes und/oder des pyrotechnischen Effektsatzes bevorzugt aus nebeneinander auf dem Träger angebrachten Partikeln aufgebaut. Dies wird bei einem adhäsiv beschichteten Träger in einfacher Weise durch Aufstreuen der entsprechenden Partikel auf der adhäsiven Schicht gewährleistet.
Vorzugsweise liegt bei der beschichteten Vorrichtung das Verhältnis zwischen der Korngröße des Abbrandstoffes und der Korngröße des Effektsatzes zwischen 3:1 und 1:3, bevorzugt zwischen 2:1 und 1:2 und besonders bevorzugt bei ca. 1:1.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Träger zusätzlich mit einer adhäsiven Schicht beschichtet, die bevorzugt zwischen dem Träger und der pyrotechnischen Schicht gelegen ist. Durch diese adhäsive Schicht wird der bevorzugt als Granulat aufgetragenen Abbrandstoff und Effektsatz fest mit dem Träger verbunden. Eine adhäsive Schicht erlaubt zudem eine einfache Herstellung durch Aufstreuen der granulären Massen auf dem adhäsiv beschichteten Träger.
Geeigneterweise besteht die adhäsive Schicht aus einem Material, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dispersionsklebstoff, Lösemittelklebstoff, Schmelzklebstoff, und Klebstoffen auf natürlicher Basis wie Kolophonium oder Naturkautschuk.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die adhäsive Schicht aus einem Material gebildet, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Acrylatdispersionskleber, Hotmelt-Binder wie bspw. Polyamiden, Polyethylen, amorphen Polyalphaolefinen, Ethylenvinylacetat-Copolymere, Polyester-Elastomere, Polyurethan-Elastomere, Copolyamid-Elastomere, Vinylpyrrolidon/Vinylacetat-Copolymere, Kolophonium, und Naturkautschuk-Kleber.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform besteht die adhäsive Schicht aus einem Acrylatdispersionskleber.
Dem Fachmann sind geeignete Klebstoffe zur Beschichtung von Trägern aus dem Stand der Technik bekannt und er wird sie in Abhängigkeit von dem Träger, dem jeweiligen Granulat und dem Verwendungszweck der beschichteten Vorrichtung auswählen.
Der Klebstoff sollte die Pulverkörner während der Herstellung, des Transports, der Lagerung und der Anwendung sicher festhalten. Das heißt, bei Ablösen von Oberflächen darf sich nur ein minimaler Teil des festgehaltenen Pulvers lösen. Mit der Größe der Pulverpartikel sinkt die Haftung, da die Kontaktoberfläche quadratisch, die Masse aber kubisch ansteigt. Ein weiterer Haftfaktor ist die Glätte des aufzubringenden Pulverkorns, je gleichmäßiger die Oberfläche, desto besser die Haftung. Der Fachmann kann hier durch Routineversuche erproben, mit welcher Güte die Produktion einer bestimmten Kombination von Klebeband und Pulverkorn gelingt. Hierbei stellen Faktoren wie Temperatur und Lagerbedingungen sowie die Luftfeuchtigkeit weitere Einflussgrößen dar.
Bei einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als beschichtetes Kunststoffband (Klebeband), sollten die Rückstellkräfte des gefalteten Klebebandes von der Adhäsionskraft der freien Klebeflächen, welche aufeinander zur Haftung gebracht werden, sicher und langfristig kompensiert werden.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung besteht beschichtete Vorrichtung aus einem adhäsiv beschichtetes Kunststoffband (1), einer auf der Adhäsivschicht (2) angebrachten pyrotechnischen Schicht, bestehend aus einem längsseitig mittig aufgebrachten Streifen (5) enthaltend einen pyrotechnischen Abbrandstoff (4), und daran angrenzend zwei längsseitig aufgebrachte Streifen (3) aus mindestens einem Effektsatz (6).
In einer weiteren speziellen Ausführungsform der Erfindung besteht beschichtete Vorrichtung aus einem mit Acrylatdispersionskleber adhäsiv beschichteten Polypropylenband (1), einer auf der Adhäsivschicht (2) angebrachten pyrotechnischen Schicht, bestehend aus einem längsseitig mittig aufgebrachten Streifen (5) aus granulärem Schwarzpulver (4), und daran angrenzend zwei längsseitig aufgebrachte Streifen (3) aus mindestens einem Effektsatz (6).
Das adhäsiv beschichtete Kunststoffband ist geeigneterweise flexibel genug, um der Raumforderung des aufgebrachten Pulvers zu genügen. Scharfe Knicke sollten hierbei bevorzugt verhindert werden, da diese die Gasführung behindern und Scherkräfte auf das Pulver ausüben. Auch bei der Anwendung sollte das Klebeband in einem möglichst weiten Temperaturbereich flexibel bleiben, um sich dem Konturverlauf komplexer Formen und Zündoberflächen anzupassen.
Das Klebeband sollte bei einer Ausführungsform nicht stark nachbrennen und sollte die Pulverseele nicht zu stark einschließen, um ein Auflaufen der Reaktion und damit ein „Schlagen” der Zündvorrichtung zu vermeiden.
Bei Spezialanwendungen wie beispielsweise Anzündpflaster, kann im Gegensatz dazu ein starker Einschluss vorteilhaft sein, insofern der Einschluss hier eine verstärkte Zündwirkung bewirkt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine beschichtete Vorrichtung bereitgestellt, bei der das Kunststoffband einen allseitig bezüglich des Abbrandstoffes und des Effektsatzes unbeschichteten Rand von mindestens 5 mm, bevorzugt von mindestens 10 mm und besonders bevorzugt von 20 mm aufweist.
Insbesondere bevorzugt ist hierbei ein bezüglich der Laufrichtung der Spuren seitlicher Rand von 5 bis 10 mm, und ein Rand von 20 mm zu den kurzen Seiten des Pflasters. In dieser Ausführungsform bildet die beschichtete Vorrichtung eine Art „pyrotechnisches Pflaster”.
In einer besonderen Ausführungsform ist das pyrotechnische Pflaster so ausgeformt, dass es eine rechteckige Form mit einer Länge von 8 bis 16 mm und einer Breite von 60 mm bildet. Hierbei beträgt die Breite des unbeschichteten Randes bevorzugt 20 bis 40 mm.
Geeigneterweise liegt bei der beschichteten Vorrichtung das Verhältnis zwischen Korngröße des granulären Materials und der Breite des damit erzeugten Streifens zwischen 15:1 und 4:1, bevorzugt zwischen 10:1 und 6:1 und besonders bevorzugt bei 8:1.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei der beschichteten Vorrichtung der Streifen enthaltend den Abbrandstoff eine Breite von 1/10 bis ½, bevorzugt von 1/8 bis ¼ und besonders bevorzugt von 1/6 bezogen auf die Gesamtbreite des Kunststoffbandes besitzt.
In einer speziellen Ausführungsform der Erfindung besitzt der Effektsatz-enthaltende Streifen eine Breite von 1/10 bis ½, bevorzugt von 1/8 bis ¼ und besonders bevorzugt von 1/6 bezogen auf die Gesamtbreite des (Kunststoff-)Bandes.
Vorzugsweise beträgt bei der streifenförmig beschichteten Vorrichtung das Verhältnis der Breite von Abbrandstoff-enthaltenden Streifen zu Effektsatz-enthaltenden Streifen zwischen 3:1 und 1:3, bevorzugt zwischen 2:1 und 1:2 und besonders bevorzugt bei ca. 1:1.
Die pyrotechnische Schicht kann verschiedene Schichtdicken aufweisen.
In einer Ausführungsform ist die pyrotechnische Schicht als einlagige, granuläre Schicht aufgebaut. In dieser Ausführungsform wird die Schichtdicke durch den Durchmesser der Partikel bestimmt.
In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die pyrotechnische Schicht eine Schichtdicke von weniger als 8 mm, bevorzugt von weniger als 4 mm und besonders bevorzugt von weniger als 2 mm.
In einer weiteren Ausführungsform liegt die Schichtdicke der pyrotechnischen Schicht in einem Bereich, der ausgewählt ist aus den folgenden Größenbereichen:

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist bei der beschichteten Vorrichtung die pyrotechnische Schicht mit einer Deckschicht versehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist diese Deckschicht ein adhäsiv beschichtetes Band und besonders bevorzugt ein adhäsiv beschichtetes Kunststoffband, das mit der adhäsiv beschichteten Seite auf die pyrotechnische Schicht geklebt wird.
In einer spezifischen Ausführungsform der Erfindung ist die Deckschicht, die bevorzugt ein adhäsiv beschichtete Band ist, schmaler ist als der bandförmige Träger und wird so aufgebracht, dass Randbereiche des adhäsiv beschichteten Trägers frei bleiben. Dadurch sind einerseits der Abbrandstoff und der Effektsatz durch die darüber liegende Deckschicht vor schädlichen Einflüssen, wie bspw. Feuchtigkeit geschützt. Andererseits verhindert diese Deckschicht, dass das bevorzugt granuläre Material sich von dem Träger löst und lässt zudem noch einen adhäsiven Randbereich des Trägers frei, der für die Anbringung auf dem Untergrund genutzt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform kann der bandförmige Träger durch die Deckschicht etwas zusammengestaucht werden, indem die Deckschicht nicht flächendeckend Kontakt mit dem Träger besitzt, sondern einen Spalt überklebt. In dieser Ausführungsform kann der Träger dann eine Grube bilden, in der der Abbrandstoff beispielsweise als zweilagige Schicht vorliegt. In einer alternativen Ausführungsform kann diese „Grube” mit einer verdickten Schicht aus Abbrandstoff teilweise oder ganz gefüllt sein. Hierbei ist ein ellipsoider oder kreisförmiger Querschnitt des Abbrandstoffes bevorzugt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der beschichteten Vorrichtung als Zündvorrichtung zur Zündung pyrotechnischer Wirkmassen, insbesondere zur Zündung von Lichtbildern. Hierbei kommen insbesondere die bandförmigen Träger zu Anwendung. So kann beispielsweise das adhäsiv beschichtete Kunststoffband an die Zünder der jeweiligen pyrotechnischen Wirkmassen geklebt werden. Bei einem Lichtbild gibt das verklebte Zündband die Anzündreihenfolge vor und kann bestimmte Teilmotive durch besondere pyrotechnische Effekte hervorheben.
In einer weiteren Ausführungsform betrifft die Erfindung die Verwendung der beschichteten Vorrichtung zur Herstellung von Lichtbildern. Da die beschichtete Vorrichtung selber einen Effektsatz beinhaltet, kann dieser bspw. auf einem plattenförmigen Träger aufgebracht, bestimmte Motive bilden und somit als Lichtbild verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform kann das beschichtete Kunststoffband dazu verwendet werden, ein Lichtbild zu gestalten, indem es selber in motivbildender Weise auf eine Unterlage aufgeklebt wird.
In einer zusätzlichen Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der beschichteten Vorrichtung zur Herstellung von Feuerwerkskörpern. Hierbei können die beschichteten Träger zu mehrschichtigen Lagen verbunden werden, die dann durch weitere Elemente wie Bindemittel, Zündschnur oder Umhüllung zu einem Feuerwerkskörper ausgebildet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das entsprechende mehrschichtige pyrotechnische Erzeugnis durch Rollen oder Knicken der erfindungsgemäßen Vorrichtung gebildet.
In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt in ihrer Ausgestaltung als Abschnitte von beschichteten (Kunststoff)bändern in einen pyrotechnisches Erzeugnis wie z. B. einen Feuerwerkskörper oder eine Rakete eingebracht werden.
Zur Erzeugung komplexerer pyrotechnischer Effekte können hierbei Gemische aus Bandabschnitten gebildet werden, die mit unterschiedlichen Effektsätzen versehen sind. Nachdem ein mit diesen Bandabschnitten bestückter Raketenkörper in die Höhe geschossen worden ist, werden die mittels des bandeigenen Abbrandstoffes angezündeten Bandabschnitte freigesetzt und verteilt. Danach brennen die pyrotechnischen Effektsätze unter Leucht- und/oder akustischen Effekten im freien Fall ab.
In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung die Herstellung einer beschichteten Vorrichtung, die die folgenden Schritte umfasst:

(a) Bereitstellung eines adhäsiv beschichteten Trägers;
(b) Gleichzeitiges oder aufeinander folgendes Aufbringen des granulären Abbrandstoffes und des Effektsatzes auf den adhäsiv beschichteten Träger;
(c) Optionales Abdecken der in Schritt (b) aufgetragenen pyrotechnischen Schicht durch eine Deckschicht.

In einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Erfindung eine beschichtete Vorrichtung bereit, die folgendes enthält:

– ein adhäsiv beschichtetes Band (1), und
– eine auf der Adhäsivschicht (2) angebrachte pyrotechnische Schicht, bestehend aus einem pyrotechnischen Abbrandstoff (4),

– ein adhäsiv beschichtetes Band (1), und
– eine auf der Adhäsivschicht (2) angebrachte pyrotechnische Schicht, bestehend aus einem Effektsatz (6),

In dieser Ausführungsform ist das Band gewissermaßen als pyrotechnisches Pflaster ausgestaltet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Träger für dieses pyrotechnische Pflaster ein Band, das mindestens eine der folgenden Eigenschaften aufweist:

• Flammhemmend
• Isolierend
• Nicht aufschmelzend
• Nicht durchglühend

Zweckmäßigerweise ist der Träger für das pyrotechnische Pflaster ein Vlies oder ein Gewebeband, da bei Abbrennen der pyrotechnischen Schicht weder schmilzt noch brennt. In bevorzugter Weise handelt es sich bei diesem Träger um ein Gewebeband mit einer Dicke von 0,28 mm oder mehr. Das Pflaster hat einen absatzweise unterbrochenen Pulverstreifen. Die überstehenden Ränder ohne Pulver isolieren das Pulver gegen unabsichtliche vorzeitige Anzündung durch umstehendes Feuerwerk. Das Pflaster sitzt auf einer einzelnen Anzündstelle wie ein Wundpflaster auf einer Wunde. Es isoliert diese und hält den (Elektro-)Zünder an seinem Platz. Durch die Klebwirkung und die Stabilität wird eine Zugentlastung des Anschlusses erreicht.
Es zeigen
1A einen Träger (1) im Querschnitt mit einer adhäsiven Schicht (2) und einer darauf angebrachten pyrotechnischen Schicht (5 + 3), die in einem mittleren Zündbereich (5) Schwarzpulverpartikel (4) als Abbrandstoff enthält und in den benachbarten Effektbereichen (3) Effektgranulat (6) enthält. Das Verhältnis der Bereichsbreiten von Zündbereich A zu pyrotechnischem Gesamtbereich B zu Trägerbreite C beträgt im vorliegenden Falle 1:3:6.
1B denselben Träger (1) in Aufsicht mit dem streifenförmigen mittleren Zündbereich, der Schwarzpulverpartikel (4) als Abbrandstoff enthält und in den benachbarten Streifen der Effektbereiche (3) das Effektgranulat (6) enthält.
2A einen Träger (1) im Querschnitt mit einer pyrotechnischen Schicht, die aus einem mittleren Zündbereich (4) und einem darüber liegenden Effektbereich aus Effektgranulat (6) besteht.
2B einen Träger (1) im Querschnitt mit einer pyrotechnischen Schicht, die aus einem mittleren Zündbereich (4) und einem benachbart und darüber liegenden Effektbereich aus Effektgranulat (6) besteht, wobei die Schicht der Effektbereiche auf einer Deckschicht (9) angebracht.
3 ein Klebeband (1) in Aufsicht, mit einer pyrotechnischen Schicht, die aus einem mittleren streifenförmigen Zündbereich (4) und zwei benachbarten streifenförmigen Effektbereichen aus Effektgranulat (6) aufgebaut ist, wobei die Zündbereiche und die Effektbereiche allseitig durch einen breiten unbeschichteten Rand von den Trägerkanten getrennt sind. In dieser konkreten pflasterförmigen Ausgestaltung besitzen die pyrotechnischen Streifen eine Länge von 4–8 cm, und einen oberen und unteren Rand von 2 bis 4 cm.
4 ein Klebeband (1) in Aufsicht, mit einer pyrotechnischen Schicht, die aus einem mittleren streifenförmigen Zündbereich (4) und zwei benachbarten streifenförmigen Effektbereichen aus Effektgranulat (6) aufgebaut ist, wobei die Zündbereiche und die Effektbereiche allseitig durch einen breiten unbeschichteten Rand von den Trägerkanten getrennt sind. Von außen führen zwei Drähte (7) zu einem elektrischen Zünder (8), der im Zündbereich (4) gelegen ist.
5 ein Klebeband (1) in Aufsicht, mit einer pyrotechnischen Schicht, die aus einem mittleren streifenförmigen Effektbereich aus Effektgranulat (6) besteht, wobei der Effektbereich allseitig durch einen breiten unbeschichteten Rand von den Trägerkanten getrennt sind.
6 ein Klebeband (1) in Aufsicht, mit einer pyrotechnischen Schicht, die aus einem mittleren streifenförmigen Zündbereich (4) besteht, wobei der Zündbereich allseitig durch einen breiten unbeschichteten Rand von den Trägerkanten getrennt sind.
7 eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Lichtbild. Hierbei ist auf einem plattenförmigen Träger (1) ein Zündbereich (5) aufgebracht, der als Streifen vom Rand der Platte aus in einen kreisförmigen Zündbereich mündet, wobei dieser kreisförmig von einem Effektbereich (3) umgeben ist.
8A ein Mischungsdreieck für ein Gemisch aus Strontiumnitrat, Magnesium und Chlordonator, als Gemisch für einen rot abbrennenden Leuchtsatz. In diesem Mischungsdreieck sind die optimalen Arbeitsbereiche für die Chlordonatoren PVC, Hexachlorbenzol (HCB) und Hexachlorethan dargestellt. Für eine konkrete Mischung aus 50% Strontiumnitrat, 20% HCB und 30% Mg ist der Arbeitspunkt durch den Pfeil angegeben.
8B dasselbe Mischungsdreieck, wobei die mit die Mischung aus 8A zu 50% mit Schwarzpulver „verdünnt” wurde. Wie durch den Pfeil angegeben, bewegt sich durch die Schwarzpulver-Zumischung der Leuchtsatz aus dem Arbeitsbereich des Chlordonators HCB heraus. Der Leuchtsatz verliert dadurch seine Fähigkeit, rotes Licht abzugeben.
9A adhäsiv beschichtete Träger (1, 2) im Querschnitt mit aufgebrachten Schwarzpulverpartikeln (4) als Abbrandstoff und benachbart gelegenem Effektgranulat. Im linken Teil der Abbildung wird ein Zündband gezeigt, bei dem die Körnung des Effektgranulates weitaus größer ist als die Körnung des Schwarzpulvers. Im rechten Teil der Abbildung ist umgekehrt die Körnung der Schwarzpulverpartikel größer als die Körnung des Effektgranulates.
9B zeigt die in 9A dargestellten adhäsiv beschichteten Träger (1, 2) in Aufsicht mit dem streifenförmigen mittleren Zündbereich, der Schwarzpulverpartikel (4) als Abbrandstoff enthält und in den benachbarten Streifen der Effektbereiche das Effektgranulat (6) enthält.
Ferner wird die Erfindung anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.
BEISPIELE
Beispiel 1: Herstellung des Zündbandes.
Im Folgenden wird die Herstellung eines erfindungsgemäßen Zündbandes mit getrennten Bereichen aus Abbrandstoff und Effektsatz beschrieben.
Herstellung:
Es wird ein Zündband dergestalt hergestellt, dass zunächst eine Zündspur aus Schwarzpulver (Korngröße 0,3–0,7 mm) einer Breite von 8 mm mittig auf ein 25 mm breites, mit Dispersionskleber beschichtetes Polypropylenband aufgebracht wird. In einem weiteren Arbeitsschritt werden rechts und links dieser Spur je eine Spur aus granulären Partikeln eines roten Leuchtsatzes (50% Strontiumnitrat, 20% Hexachlorbenzol), 25% Magnesiumpulver, 5% org. Binder) aufgestreut.
Durch diese die oben beschriebene Ausführung wird eine Trennung der Flammzonen erreicht und damit der gewünschte rote Abbrand.
Pyrotechnische Testung:
Bei Entzündung wurde eine Ausbreitungsgeschwindigkeit längs des Zündbandes von 2–3 m/s festgestellt. Die Zündspur war mit dem Auge nicht sichtbar im Abbrand, zu sehen war deutlich der tiefrote, gleißend helle Abbrand des Magnesiumeffektsatzes.
Beispiel 2: Herstellung eines Zündbandes mit gemischter pyrotechnischer Schicht.
Im Folgenden wird die Herstellung eines Zündbandes beschrieben, bei dem Abbrandstoff und Effektsatz nicht in getrennten Bereichen vorliegen sondern als Gemisch auf das Zündband aufgebracht worden sind.
Herstellung:
Als Klebeband wird hier ebenfalls ein 25 mm breites, mit Dispersionskleber beschichtetes Polypropylenband verwendet. Dieses Klebeband wurde mit einem 1:1 Gemisch aus Schwarzpulver (Korngröße 0,3–0,7 mm) und granulären Partikeln eines roten Leuchtsatzes gleicher Körnung (50% Strontiumnitrat, 20% Hexachlorbenzol), 25% Magnesiumpulver, 5% org. Binder) bestreut.
Pyrotechnische Testung:
Durch die geringe Weiterleitungsgeschwindigkeit aufgrund der blockierenden Eigenschaften der Effektgranulen wird ein weißlicher Abbrand beobachtet. Dieser schreitet in Richtung des Klebebandes mit etwa 5 cm/s fort. Durch die lange Exposition der Verbrennung fängt das Trägermaterial Feuer und brennt mit leuchtender Kohlenstoffflamme längere Zeit nach. Dies führt zu einer weiteren Minderung des Effektes.
Das oben geschilderte Abbrandverhalten lässt sich wie folgt erklären:
Eine ungeordnete Aufbringung beider Ladungspulver als Schüttung bringt ebenso die Vermengung der Reaktionsprodukte in der dann homogenen Flammfront mit sich.
Dadurch sinken die zum Erreichen der gewünschten Effekte (wie zum Beispiel der Farberzeugung) notwendigen Konzentrationen der Reaktanten unter die Arbeitsbedingungen. Pyrotechnische Effekte können dann nicht mehr hervorgebracht werden.
Dies wird in den Bildern 8A und 8B am Beispiel eines roten Leuchtsatzes verdeutlicht. Die „Verdünnung” durch Schwarzpulverzugabe bewirkt ein Absinken der Chlordonatorkonzentration unter das notwendige Arbeitsniveau.
Literatur:

Lancaster et al. („Fireworks – Principles and Practice”, Chemical Publishing, New York, 1972, Seite 86–107

Claims

Beschichtete Vorrichtung zur Erzeugung pyrotechnischer Effekte, umfassend a. einen Träger (1), der eine pyrotechnische Schicht (4, 6) aufnimmt, b. die pyrotechnische Schicht (4, 6), umfassend i. mindestens einen Bereich (4), der mit pyrotechnischem Abbrandstoff versehen ist (Zündbereich), und ii. mindesten einen Bereich (6), der mit mindestens einem pyrotechnischen Effektsatz versehen ist (Effektbereich), wobei die schichtförmigen Zünd- und Effektbereiche aneinandergrenzen und/oder übereinanderliegen und wobei der Abbrandstoff eine höhere Abbrandgeschwindigkeit als der Effektsatz aufweist.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Träger ein Material umfasst, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Papier, Pappe, Holz, Verbundwerkstoff, Kunststoff, Textilgewebe oder Textilvlies, Metall, Keramik und Glas.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Träger band- oder plattenförmig ist.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei der pyrotechnische Abbrandstoff ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Schwarzpulver und Zusammensetzungen umfassend ein Reduktionsmittel und Kalium- oder Ammoniumperchlorat.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei der Effektsatz ein pyrotechnischer Satz ist, der helles Licht, Blinksterne oder Funkensterne erzeugt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei der Effektsatz aus einer Mischung besteht, die ausgewählt ist aus der Gruppe enthaltend Magnesiumfarben, Magnaliumfarben, Harzfarben, Blinksterne Typ I, Blinksterne Typ II, Funkensterne Typ I, Funkensterne Typ II und Funkensterne Typ III.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einer der vorherigen Ansprüche, wobei der Abbrandstoff und/oder Effektsatz als granuläres Material vorliegen.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei das granuläre Material einen Korngrößenbereich besitzt, der ausgewählt ist aus der folgenden Liste: a. von 0,3 bis 0,7 mm, b. von 0,3 bis 0,93 mm; c. von 0,3 bis 1,5 mm; d. von 0,5 bis 1,2 mm; e. von 0,7 bis 1,5 mm; f. von 0,93 bis 1,5 mm; oder g. von 4 bis 8 mm.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei das Verhältnis zwischen der Korngröße des Abbrandstoffes und der Korngröße des Effektsatzes zwischen 3:1 und 1:3, bevorzugt zwischen 2:1 und 1:2 und besonders bevorzugt bei ca. 1:1 liegt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger zusätzlich mit einer adhäsiven Schicht beschichtet ist, die bevorzugt zwischen dem Träger und der pyrotechnischen Schicht liegt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die adhäsive Schicht aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Dispersionsklebstoff, Lösemittelklebstoff, Schmelzklebstoff, und Klebstoffen auf natürlicher Basis wie Kolophonium oder Naturkautschuk.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, enthaltend ein adhäsiv beschichtetes Kunststoffband (1), eine auf der adhäsiven Schicht (2) angebrachte pyrotechnische Schicht, bestehend aus einem längsseitig aufgebrachten Streifen (5) enthaltend einen pyrotechnischen Abbrandstoff (4), und daran angrenzend zwei längsseitig aufgebrachte Streifen (3) aus mindestens einem Effektsatz (6).
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 12, wobei das Kunststoffband einen allseitig bezüglich des Abbrandstoffes und des Effektsatzes unbeschichteten Rand von mindestens 5 mm, bevorzugt von mindestens 10 mm und besonders bevorzugt von 20 mm aufweist.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das Verhältnis zwischen Korngröße des granulären Materials und der Breite des damit erzeugten Streifens zwischen 15:1 und 4:1, bevorzugt zwischen 10:1 und 6:1 und besonders bevorzugt bei 8:1 liegt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 12 bis 14, wobei der Streifen enthaltend den Abbrandstoff eine Breite von 1/10 bis ½, bevorzugt von 1/8 bis ¼ und besonders bevorzugt von 1/6 bezogen auf die Gesamtbreite des Kunststoffbandes besitzt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Streifen enthaltend den mindestens einen Effektsatz eine Breite von 1/10 bis ½, bevorzugt von 1/8 bis ¼ und besonders bevorzugt von 1/6 bezogen auf die Gesamtbreite des Kunststoffbandes besitzt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 12 bis 16, wobei das Verhältnis der Breite von Abbrandstoff-Streifen zu Effektsatz-Streifen zwischen 3:1 und 1:3, bevorzugt zwischen 2:1 und 1:2 und besonders bevorzugt bei ca. 1:1 liegt.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die pyrotechnische Schicht mit einer Deckschicht versehen ist.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei die Deckschicht ein adhäsiv beschichtetes Band und bevorzugt ein adhäsiv beschichtetes Kunststoffband ist, dass mit der Adhäsivschicht auf die pyrotechnische Schicht geklebt wird.
Beschichtete Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19, wobei die Deckschicht, die bevorzugt ein adhäsiv beschichtetes Band ist, schmaler ist als der bandförmige Träger ist und so aufgebracht wird, dass Randbereiche des adhäsiv beschichteten Trägers frei bleiben.
Beschichtete Vorrichtung gemäß einem der vorherigen Ansprüche, enthaltend ein adhasiv beschichtetes Kunststoffband (1), eine auf der Adhäsivschicht (2) angebrachte pyrotechnische Schicht, bestehend aus einem pyrotechnischen Abbrandstoff oder einem Effektsatz, wobei das Kunststoffband einen allseitig bezüglich des Abbrandstoffes oder des Effektsatzes unbeschichteten Rand von mindestens 5 mm, bevorzugt von mindestens 10 mm und besonders bevorzugt von 20 mm aufweist.
Verwendung der beschichteten Vorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 21 als Zündvorrichtung zur Zündung pyrotechnischer Wirkmassen, insbesondere zur Zündung von Lichtbildern.
Verwendung der beschichteten Vorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 21 zu Herstellung von Lichtbildern.
Verwendung der beschichteten Vorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 21 zur Herstellung von Feuerwerkskörpern.
Verwendung gemäß Anspruch 24, wobei die beschichtete Vorrichtung durch Rollen oder Knicken ein mehrschichtiges pyrotechnisches Erzeugnis bildet.
Herstellung einer beschichteten Vorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 21 umfassend die folgenden Schritte: a. Bereitstellung eines (optional adhäsiv beschichteten) Trägers, der die pyrotechnische Schicht (4, 6) aufnimmt; b. Gleichzeitiges oder aufeinander folgendes Aufbringen des granulären Abbrandstoffes und des granulären Effektsatzes auf den adhäsiv beschichteten Träger; c. Optionales Abdecken der in Schritt b aufgetragenen pyrotechnischen Schicht durch eine Deckschicht.