DE19846511C2

DE19846511C2 - Feuerwerkskörper mit nicht explosionsgefährlicher Effektfüllung

Info

Publication number: DE19846511C2
Application number: DE1998146511
Authority: DE
Inventors: Josef Schneider; Ernst-Christian Koch
Original assignee: Comet GmbH Pyrotechnik Apparatebau
Current assignee: Comet GmbH Pyrotechnik Apparatebau
Priority date: 1998-10-09
Filing date: 1998-10-09
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2018-10-10
Also published as: DE19846511A1

Description

Die Erfindung betrifft Feuerwerkskörper mit nicht explosionsgefährlicher Effektfül lungen, insbesondere Feuerwerksraketen und Bodenfeuerwerkskörper der Klasse II, sowie die neuartige Effektfüllung.

Herkömmliche Kleinfeuerwerksraketen (Klasse II) dürfen als Effektfüllung maximal bis zu 10 g explosionsgefährlichen Effektsatz enthalten (Abs. 161, 1. SprengV, Anlage 1). Diese gesetzliche Limitierung der Effektsatz-Masse begrenzt auch die visuellen und akustischen Effekte.

Es hat nicht an Versuchen gemangelt, diese Begrenzung durch entsprechende Maßnahmen zu umgehen. So sind beispielsweise farbig abbrennende oder mit Gold- und Silberschweif abbrennende Treibsätze vorgeschlagen und auch einge setzt worden, um den Gesamteffekt unter Umgehung dieser Beschränkung zu verstärken. Dazu wird den Treibsätzen auf Schwarzpulverbasis im ersten Fall lang brennendes Holzkohlepulver, im zweiten Fall Titanschwammpulver zugefügt.

Eine andere Möglichkeit zur Verstärkung der Effekte bei gleicher Masse könnte über die Verwendung von Materialien geringer Dichte (Lithium-, Bor-Chemikalien, etc.) gelingen. Allerdings gestaltet sich die Verwendung dieser Stoffe heutzutage für Feuerwerkszwecke aus zweierlei Gründen als sehr kostspielig. Zum einen sind Stoffe wie beispielsweise Lithiumsalze stark hygroskopisch, und machen daher eine aufwendige Vorbehandlung notwendig, zum anderen sind Lithiumverbin dungen in der Beschaffung immer noch teuerer als die vergleichbaren Strontium verbindungen.

Aus der DE 196 14 007 A1 sind pyrotechnische Sätze zur Erzeugung von akusti schen und optischen Effekten bekannt, die auf die Zugabe von Schwermetallen verzichten und ein Gemisch aus Magnesium- oder Aluminiumpulver mit Sulfaten oder Thiosulfatpulver als Oxidationsmittel als Effektfüllung verwenden. Der Abbrand dieser explosiven Mischung kann durch Zugabe von Schwefel oder Bin demitteln moderiert werden, jedoch bleiben solche Mischungen explosionsgefähr lich im Sinne des Sprengstoffgesetzes.

Parallel zu den Versuchen, den Effekt unter Beibehaltung der Masse zu steigern, wurde stets auch versucht, die Handhabungssicherheit von Raketen zu erhöhen und deren Gefahrenpotential zu vermindern. Da das Gefahrenpotential bei einer Kleinfeuerwerksrakete bzw. einem Feuerwerkskörper hauptsächlich durch die enthaltene Nettoexplosivstoffmasse bestimmt wird, kann nur die Verminderung dieser Stoffe zu einer Gefahrenreduzierung führen, was gleichzeitig aber auch den Bestrebungen zur Verstärkung der Effekte zuwiderläuft.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, bei Senkung der Nettoexplo sivstoffmasse gegenüber herkömmlichen Feuerwerkskörpern mit kostengünstigen Mitteln die visuellen und akustischen Effekte beizubehalten bzw. zu steigern.

Diese Aufgabe kann gelöst werden, wenn als Effektfüllung feste, leicht brennbare Stoffe in Pulver- oder Granulatform eingesetzt werden, die nicht explosionsge fährlich sind und daher nicht unter die Definition von "explosionsgefährlichen Effektsätzen" fallen. Durch die Nutzung dieser Stoffe kommt z. B. bei Raketen die Beschränkung des Abs. 161, 1. SprengV, Anlage 1 nicht zum tragen, daß bei Raketen die Gesamtmenge der Sätze nicht mehr als 20 g und davon der Anteil an Effektsätzen nicht mehr als 10 g betragen darf, so daß sich auch Raketen mit z. B. 20 g Effektfüllung und 10 g Treibsatz herstellen lassen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Kleinfeuerwerksrakete, bei der die erfin dungsgemäßen Effektfüllungen in die Treiberhülse bzw. Versatzkappe der Rakete eingefüllt sind. Dort werden die Stoffe dann beim Durchbrennen des Treibsatzes bzw. eines aufgepreßten Ausstoßsatzes aus Korn-Schwarzpulver angezündet. Der sich aufbauende Gasdruck sprengt die Versatzkappe ab und setzt gleichzeitig die angezündeten Partikel frei, die nun unter Nutzung des Luftsauerstoffs abbren nen. Im Falle von Bodenfeuerwerk kann die nicht explosionsgefährliche Effektfül lung auch durch einen Schwarzpulverpressling aus einem Mörserrohr heraus geschleudert werden (siehe Fig. 2).

Durch die Wahl der chemischen Zusammensetzung der eingesetzten Stoffe kön nen optische Effekte in den Farben: silber, weiß, gold, gelb, orange, rosa, rot, blaßgrün und blaßblau erzeugt werden.

Die Größe und Form der Partikel bestimmt deren Brenndauer. Da z. B. die Steig höhe von Klasse-II-Raketen auf 100 m begrenzt ist, und die Partikel nach dem Ausstoß bis zu einer bestimmten Mindesthöhe verbrannt sein müssen, muß die Partikelgröße an die jeweilige Substanz angepaßt sein. Desgleichen dürfen bei Bodenfeuerwerk keine brennenden Partikel auf den Boden zurückfallen.

Erfindungsgemäß werden Partikel, die vorzugsweise Luft- und Wasser-beständig sind, mit Größen von 1-100 µm, insbesondere 1-15 µm verwendet. Außerdem können die brennbaren Stoffe auch vorteilhaft mit nicht-energetischen Bindern und Abbrandmoderatoren zu Granulaten mit Größen zwischen 1-500 µm verar beitet werden, sofern die so erhaltenen Mischungen nach Maßgabe der Prüfung gemäß Anlage 1 zum SprengG keine explosionsgefährlichen Stoffe darstellen. Diese Inertisierung ist besonders bei hydrolyse- und oxidationsempfindlichen Stoffen vorteilhaft.

Geeignete Stoffe sind unter anderem Metalle und Metallegierungen, wie bei spielsweise Aluminium, Aluminium-Barium, Aluminium-Strontium, Magnesium- Aluminium, Zirconium-Aluminium, Antimon, Bor, Calciumsilicid, Calcium-Kupfer, Eisen, Zirconium-Eisen, Titan-Kupfer, Magnesium, Kupfer-Magnesium, Silicium, Zinkstaub, Zirconium und seine Legierungen, Eisenstaub, Titanschwammpulver, Cer-Mischmetallpulver, sowie alle anderen Luft- und Wasser-beständigen Metalle, Legierungen und Mischmetalle, sowie durch geeignete Vorbehandlung oxidations- und hydrolyse-unempfindlich gemachte Metalle, Metallegierungen und/oder Mischmetalle, Holzkohlepulver, Holzmehle, roter Phosphor, Phosphorsulfide, Schwefel, sowie Mischungen dieser Stoffe, mit der Maßgabe, daß diese Mischun gen keine explosionsgefährlichen Stoffe nach § 1 SprengG darstellen. Die ver wendeten Stoffe müssen insbesondere eine Zündtemperatur unterhalb 400°C aufweisen. Sauerstoffhaltige Oxidationsmittel, wie sie in der DE 196 14 007 A1 beschrieben werden, welche die Mischung explosiv machen, dürfen nicht enthal ten sein.

Als Binder zur Konditionierung von Pulvern und Pulvergemischen eignen sich natürliche und synthetische organische Harze, Dextrine u. ä.

Besonders bevorzugt werden als Effektfüllung Metallpulver, Holzkohlepulver und roter Phosphor. Der rote Phosphor wird vorzugsweise mit nicht-energetischen Bindern konditioniert, d. h. beispielsweise granuliert oder pelletiert.

Die für die Effektfüllung verwendeten Substanzen werden mit einer aufgepreßten Ausstoßladung gezündet. Als Ausstoßladung eignen sich insbesondere Schwarz pulver und Schwarzpulver/Metallpulver-Gemische. Die verwendete Ausstoßladung beeinflußt gleichzeitig die Wahl der Effektfüllung. So muß bei Verwendung von Schwarzpulver die Zündtemperatur der Effektfüllung unter 350°C liegen.

Die Herstellung der Feuerwerkskörper mit den erfindungsgemäßen Effektfüllun gen erfolgt in an sich bekannter Weise völlig analog zu derjenigen von herkömmli chen Feuerwerkskörpern mit pyrotechnischen, d. h. explosionsgefährlichen Effektsätzen.

Erfindungsgemäß werden nicht-pyrotechnische und damit nach § 1 SprengG nicht explosionsgefährliche Effektfüllungen für Feuerwerksraketen verwendet. Durch die Nutzung dieser Stoffe wird die Beschränkung des Abs. 161, 1. SprengV, Anlage 1 "Bei Raketen darf die Gesamtmenge der Sätze nicht mehr als 20 g und davon der Anteil an Effektsätzen nicht mehr als 10 g betragen" umgangen. Dabei wird gleichzeitig in vorteilhafter Weise die Handhabungssicherheit der Feuer werkskörper erhöht.

Es können aber auch erfindungsgemäße Effektfüllungen mit herkömmlichen explosiven Effektsätzen gemeinsam verwendet werden, beispielsweise, wenn neben den Lichteffekten zusätzlich Geräusche wie Knattern, Pfeifen etc. erwünscht sind, unter der Voraussetzung, daß keine Vermischung der pyrotechni schen Satzbestandteile und der erfindungsgemäßen Effektfüllung eintritt.

Als Abbrandmoderator eignet sich die Verwendung von Bis(η⁵-cyclopentadien-1- yl)eisen (Ferrocen).

In den beigefügten Figuren zeigt

Fig. 1 eine Kleinfeuerwerksrakete und

Fig. 2 ein Bodenfeuerwerk zur Erzeugung einer Fontäne.

Fig. 1 besteht aus der Raketenhülse 1 mit konischer Kappe 1a, der Treiberhülse 2, in der die Effektfüllung 3 die Ausstoßladung 7 und der Treibsatz 4 übereinander geschichtet sind. Eine Zündschnur 6 ist für die Zündung des Treibsatzes 4 vorge sehen, der seinerseits die Ausstoßladung 7 und die Effektfüllung 3 in Brand setzt. Die aus dem Treibsatz 4 gebildeten Verbrennungsgase werden über die Düse 5 ausgestoßen und treiben die Rakete an. Der Stab 8 erlaubt einerseits die Rakete beim Abschuß in einer Halterung, beispielsweise einer leeren Flasche, zu lagern, andererseits gewährleistet er die Stabilisierung der Rakete im Flug.

Fig. 2 zeigt eine Feuerwerksfontäne bestehend aus der Bodenplatte 11, z. B. aus Holz, der zylindrischen Hülle 12, beispielsweise aus Pappe, die auf die Bodenplatte 11 aufgeklebt ist und mit einem Deckel 13, der in die obere Öffnung eingedrückt ist, verschlossen ist. Ein Anzündsatz 14, beispielsweise aus Schwarzpulver, ist auf der Bodenplatte 11 angeordnet und in Kontakt mit der Zündschnur 15. Nach oben ist der Anzündsatz 14 durch eine perforierte Platte (Treibspiegel) 16 abgedeckt, auf der die Effektfüllung 3 liegt. Nach dem Zünden der Zündschnur 15 gerät das Schwarzpulver in Brand entzündet die Effektfül lung 3 und treibt sie aus der Hülle heraus, wobei der Verschlußdeckel 13 abge sprengt wird. Die Effektfüllung 3 brennt dabei mit der für den jeweiligen Inhalts stoff charakteristischen Farbe ab.

Beispiel 1

Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Auswahl der untersuchten, nicht explosions gefährlicher Stoffe als Effektfüllungen. Die Stoffe werden als feine Pulver mit Korngrößen von ca. 5-50 µm zu jeweils 15 g in die Versatzkappe einer Feuer werks-Rakete mit einem Treibsatz der Masse 7 g/Hülsendurchmesser ∅ 18 mm eingebracht und verschossen.

Tabelle 1

Stoff
Effekt
Aluminium-Pyroschliff	weiß-rosa
Barium-Aluminium	weiß-grünlich
Strontium-Aluminium	rot
Zinkschliff	grünlich weiß
Magnesium-Aluminium	weiß
Titanschwammpulver	silber
Borpulver	weiß-grün
Siliciumpulver	orange weiß
Holzkohle	gold/gold-orange
Zircon/Eisen-Legierung	orange-gelb
Zirconium	weiß-orange
Magnesium	weiß
Phosphor-Granulat	gelb-weiß
Cer-Mischmetall	orange-weiß
Calcium-Kupfer	orange Funken mit grünem Saum

Bezugszeichenliste

1

Hülse

1

a Hülsenkappe

2

Versatzkappe bzw. Treiberhülse

3

Effektfüllung

4

Treibsatz

5

Düse

6

Zündschnur

7

Ausstoßladung

8

Stabilisierungsstab

11

Bodenplatte

12

Hülle

13

Deckel

14

Anzündsatz

15

Zündschnur

16

perforierte Platte

Claims

1. Feuerwerkskörper zur Erzeugung optischer Effekte, enthaltend einen Treib satz (4) und eine Effektfüllung (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Effekt füllung (3) aus festen, leicht brennbaren Substanzen in Pulver- oder Granulat form besteht, die nicht explosionsgefährlich und frei von sauerstoffhaltigen Oxidationsmitteln sind.

2. Feuerwerkskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht explosionsgefährliche Effektfüllung (3) durch den Abbrand des Treibsatzes (4) anzündbar ist und durch den Kammerdruck ausstoßbar ist und danach an der Luft unter Farbeffekt verbrennt.

3. Feuerwerkskörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektfüllung (3) Luft- und Wasser-beständige Metalle, Metallegierungen und/oder Mischmetalle, sowie durch geeignete Vorbehandlung oxidations- und hydrolyse-unempfindlich gemachte Metalle, Metallegierungen und/oder Mischmetalle, Holzkohlepulver, roter Phosphor, Silicium, Schwefel, Antimon, Holzmehle oder Gemische dieser Substanzen enthält.

4. Feuerwerkskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß die Effektfüllung (3) Aluminium, Aluminium-Barium, Aluminium-Stron tium, Magnesium-Aluminium, Zirconium-Aluminium, Antimon, Bor, Calcium silicid, Calcium-Kupfer, Eisen, Zirconium-Eisen, Titan-Kupfer, Magnesium, Kupfer-Magnesium, Silicium, Zinkstaub, Zirconium und seine Legierungen, Eisenstaub, Titanschwammpulver, oder Cer-Mischmetallpulver enthält.

5. Feuerwerkskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektfüllung (3) roten Phosphor allein oder in Kombination mit Holzkohle pulver ist.

6. Feuerwerkskörper gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Effektfüllung (3) aus mit nicht-energetischen Bindemitteln granulierten oder pelletierten Substanzen besteht, wobei die Partikelgrößen im Bereich von 1-500 µm, vorzugsweise 5-50 µm, liegen.

7. Feuerwerkskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in Form einer Feuerwerksrakete, umfassend eine Hülse (1), eine Versatzkappe oder Treiberhülse (2), eine Effektfüllung (3), einen Treibsatz (4), eine Düse (5), eine Zündschnur (6), eine Ausstoßladung (7), wobei die Effektfüllung (3) die Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 bis 6 aufweist.

8. Effektfüllung für Feuerwerkskörper, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus festen, leicht brennbaren Substanzen in Pulver- oder Granulatform besteht, die nicht explosionsgefährlich und frei von sauerstoffhaltigen Oxidationsmitteln sind.

9. Effektfüllung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie Luft- und Wasser-beständige Metalle, Metallegierungen und/oder Mischmetalle, sowie durch geeignete Vorbehandlung oxidations- und hydrolyse-unempfindlich gemachte Metalle, Metallegierungen und/oder Mischmetalle, Holzkohlepulver, roter Phosphor, Silicium, Schwefel, Antimon, Holzmehle oder Gemische dieser Substanzen enthält.

10. Effektfüllung gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgrößen im Bereich von 1 bis 100 µm, vorzugsweise 5 bis 50 µm, und die Granulate im Bereich von 50 bis 500 µm liegen.

11. Effektfüllung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeich net, daß die pulverförmige Effektfüllung (3), insbesondere roter Phosphor, mit nicht-energetischen Bindern zu Granulaten konditioniert ist.

12. Effektfüllung gemäß den vorgenannten Ansprüchen, dadurch gekennzeich net, daß die Effektfüllung (3) mit einer Ausstoßladung (7) kombiniert ist, welche aus Schwarzpulver oder einem Schwarzpulver/Metallpulver-Gemisch besteht.

13. Effektfüllung gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeich net, daß die Effektfüllung (3) zusätzlich einen physikalisch davon getrennten pyrotechnischen Effektsatz umfaßt, mit der Maßgabe, daß die pyrotechni schen Satzbestandteile und die Effektfüllung gemäß den vorhergehenden Ansprüchen nicht miteinander vermischt sind.