Schwarzpulver

Gekörntes Schwarzpulver

Schwarzpulver war der erste Explosivstoff, der als Schießpulver für Treibladungen von Schusswaffen verwendet wurde. Als Sprengpulver ist es ein Sprengmittel. Heute wird es als Korn- oder Mehlpulver hauptsächlich in der Pyrotechnik, insbesondere der Feuerwerkerei verwendet.

Chemie

Schwarzpulver
Pulversprengstoff
Chemische Zusammensetzung
Sprengkräftige Bestandteile
  • Kaliumnitrat,
    selten Natriumnitrat
Weitere Bestandteile
  • Sensibilisierer: Schwefel
  • Brennstoff: Holzkohlepulver
Physikalische Eigenschaften
Dichte
g/cm³
von 1,2 bis 1,5
Sauerstoffbilanz
%
von -30 bis -15
Explosionswärme
kJ / kg
ca. 2700
Schwadenvolumen
l / kg
von 260 bis 340
Spezifische Energie
l · MPa / kg
280
Detonationsgeschwindigkeit
m/s
von 300 bis 600
(Deflagration)
Explosionstemperatur
K
ca. 2300
Eigenschaftsvergleich
Brisanz sehr gering
Zündempfindlichkeit sehr hoch
Schwadenvolumen gering
Preis gering
Referenzen [1][2]

Zusammensetzung

Schwarzpulver ist ein pyrotechnischer Satz (pyrotechnische Mischung) und besteht aus einer Mischung von Kaliumnitrat, auch Kalisalpeter genannt, Holzkohle, früher vornehmlich aus dem Holz des Faulbaums gewonnen, und Schwefel. Schwarzpulver besteht im Mittel aus 74 % Salpeter (Kaliumnitrat), 10 % Schwefel und 16 % Holzkohle, kann je nach Verwendungszweck hiervon aber leicht abweichen.

Pulver auf der Basis von Natriumnitrat, das billiger, aber sehr hygroskopisch ist, wurden in Form von Presslingen hergestellt und mit Bitumen gegen Feuchtigkeit imprägniert. Da sie in dieser Form als Geschützpulver wenig geeignet waren, wurden diese Presslinge vornehmlich im Bergbau verwendet, die eigentliche Bezeichnung lautet Sprengsalpeter.

Salpeter dient als Sauerstofflieferant, wobei man hier auch andere Salze (z. B. Chlorate, jedoch wegen hoher Brisanz nicht für Treibladungspulver) verwenden kann, Kohlepulver als Brennstoff und Schwefel als Brennstoff und Sensibilisierer, damit die Schwarzpulvermischung bei kleinster Berührung mit Funken zu brennen beginnt.

Zur Erzielung von Flammenfärbungen für pyrotechnische Erzeugnisse kann das Kaliumnitrat durch Nitrate ersetzt werden, deren Kation eine entsprechende Flammenfärbung liefert.

Herstellung

Die Bestandteile müssen fein zermahlen und gleichmäßig vermischt werden, wobei jeder Vorgang mehrere Stunden dauert. Das geschieht meistens in einer Pulvermühle. Danach wird das Gemisch in Kuchen feucht verpresst und getrocknet, die wiederum zerstoßen und entweder gekörnt oder als Mehlpulver belassen werden. Beim Körnen wird das Pulver angefeuchtet und wieder in Bewegung zu Kügelchen geformt. Damit wird ein Entmischen der Bestandteile verhindert und über die Größe der Kügelchen kann die Abbrandgeschwindigkeit in gewissen Grenzen reguliert werden.

Das fertige Pulver wird noch getrocknet und kann dann abgefüllt und verpackt werden. Es hält sich luftdicht verpackt über Jahrhunderte völlig unverändert.

Deutsche Schwarzpulvermühlen gibt es in Harzgerode (Sachsen-Anhalt) und im Dörntener Ortsteil[3] Kunigunde[4] der Gemeinde Liebenburg (Niedersachsen).

Chemische Reaktion

$ \mathrm{16 \, C + 4 \, S + 10 \, KNO_3 \rightarrow 15 \, CO + K_2CO_3 + 4 \, K_2SO_3 + 5 \, N_2} $

Beim Verbrennen des Schwarzpulvers entstehen also Kohlenmonoxid, Kaliumcarbonat, Kaliumsulfit und Stickstoff. Diese Reaktionsgleichung ist sehr vereinfacht und von der prozentualen Zusammensetzung des Schwarzpulvers abhängig. Nicht berücksichtigt wurde dabei die Restfeuchtigkeit sowie der Sauerstoff-, Wasserstoff- und Ascheanteil in der Holzkohle.

Explodierte schwarzpulvergefüllte Rohrbombe aus einem FBI-Versuchsaufbau

Die Mischung verbrennt rasch, die innerstoffliche Schallgeschwindigkeit wird dabei jedoch nicht überschritten, weswegen statt von einer Detonation von einer Deflagration gesprochen wird. Bei der Verbrennung entsteht eine Temperatur von ungefähr 2000 °C.

Schwarzpulver deflagriert mit einer Abbrandgeschwindigkeit von 300 bis 600 m/s, dabei spielen die Restfeuchtigkeit, die Gründlichkeit der Mahlung und Vermischung der Bestandteile, die Größe und Dichte der Ladung sowie die Körnung eine große Rolle:

Während bei Handwaffen feinkörniges Pulver verwendet wurde, um überhaupt eine akzeptable Schussleistung zu erreichen, musste bei großkalibrigen Geschützen entsprechend grobkörniges Pulver verwendet werden, um den Enddruck zu begrenzen und damit Rohrsprengungen zu vermeiden. Bei Feuerwerkskörpern wird eine Verdämmung aus Karton, Kunststoff und ähnlichem verwendet.

Das Schwadenvolumen (bei Normalbedingungen) liegt um 337 l/kg, außerdem entstehen etwa 0,58 kg feste Kaliumsalze.

Die Nachteile von Schwarzpulver sind die recht niedrige Leistung, durch die brennbaren Gase bedingtes starkes Mündungsfeuer und starke Rauchentwicklung durch die großen Mengen fester Kaliumsalze. Aus diesem Grund wurde es weitgehend durch rauchschwaches Schießpulver auf der Basis von Nitrozellulose verdrängt.

Schwarzpulver ist wenig schlag- und reibungsempfindlich. Statische Elektrizität (Funkenschlag) kann es nur äußerst schwer entzünden, da die enthaltene Holzkohle ein guter Leiter ist und der Strom abfließen kann. Die Zündtemperatur liegt sehr niedrig (ca. 170 °C). Schwarzpulver ist massenexplosiv. Ab einer Menge von ca. einem Kilogramm ist keine Verdämmung mehr erforderlich, damit das Pulver nicht mehr nur abbrennt, sondern in jedem Fall explodiert.

Verwendung

Schwarzpulver wird in der Pyrotechnik, bei frei erhältlichen Knallkörpern, bei Modellraketenantrieben, u. a. verwendet.

Geschichte

Der Chemiker und Spezialist für Explosivstoffgeschichte Jochen Gartz vertritt die Ansicht, dass die Rezeptur des Schießpulvers, entgegen früheren Vorstellungen, nicht durch Zufall in China oder Arabien entdeckt wurde, sondern sich im Laufe wiederholter Experimente aus salpeterhaltigen Brandmischungen entwickelt hat, wie sie den Byzantinern bereits seit dem 7. Jahrhundert bekannt waren. Hierbei wurden nach und nach die flüssigen Bestandteile des sogenannten griechischen Feuers (wie z. B. Erdöl) durch festere Brandstoffe ersetzt (wie pulverisierte Kohle).

Der Liber Ignium (das Buch des Feuers) von Marcus Graecus, etwa aus dem 11. Jahrhundert, mit noch erhaltenen Abschriften vom Beginn des 13. Jahrhunderts, enthält noch mehrere Rezeptvarianten. Auch Roger Bacon erwähnt in mehreren Schriften von 1242 bis 1267 mehrmals das Pulver, aber mit unterschiedlichen Masseverhältnissen und 1267 sogar als Kinderspielzeug. Für Papst Clemens IV. verfasste Bacon 1268 die Kurzfassung Opus tertium, in dem er folgendes Rezept schildert: "Sed tamen 7 Partes Salpetrae, 5 Partes Coruli et 5 Partes Sulfuris"[5] (deutsch: Nimm 7 Teile Salpeter, 5 Teile Haselholz-Kohle und 5 Teile Schwefel). Ein weiteres, um 1250 geschriebenes Buch, das fälschlich Albertus Magnus zugeschrieben wurde, kopierte nahezu völlig das ältere Buch von Marcus Graecus. Erste militärische Anwendung soll das Schießpulver in Europa möglicherweise bei einer Schlacht im hundertjährigen Krieg im Jahr 1346 in der Nähe von Abbéville erhalten haben. Um 1354 nutzten die Dänen das Schießpulver bei einer Seeschlacht.[6]

Im Kaiserreich China wurden salpeterhaltige Brandsätze im Song-zeitlichen Wu Ching Tsung Yao um 1044 erwähnt. In dieser Zeit wurden auch Feuerpfeile (Raketen) entwickelt. Ein chinesischer Kriegsmandarin, Yu-yen-wen, wollte im Jahr 1161 derartige Feuerpfeile auch zur Abschreckung von Feinden militärisch nutzen. Im Jahr 1232 kam bei der Belagerung der Stadt Kai-Fung Schießpulver zum Einsatz. In China und Japan diente jedoch das Schießpulver vornehmlich zu rituellen Zwecken, und zwar zu Ehren Verstorbener.[7] Das Buch ist aber nur in seiner jüngsten Kopie von 1550 aus der Ming-Zeit überliefert, daher ist nicht mehr erkennbar, ob die Vermerke zu den Brandsätzen nicht später hinzugefügt wurden. Es ist jedoch nachgewiesen, dass mit Schwarzpulver gefüllte Bomben durch die Chinesen spätestens im 13. Jahrhundert als Waffe eingesetzt wurden. [8]

In seinem Buch über berittenen Kampf und den Einsatz von Kriegsmaschinen (Al-Furusiyya wa al-Manasib al-Harbiyya) von etwa 1285 beschreibt der syrische Autor Hassan ar-Rammah die Herstellung von Schwarzpulver, insbesondere die erforderliche Reinigung des Kaliumnitrats.

Im Mittelalter nannte man das Schwarzpulver auch „Donnerkraut“. Der heutige Name Schwarzpulver geht wohl nicht auf den Franziskanermönch Berthold Schwarz aus Freiburg zurück, der im 14. Jahrhundert einer Legende zufolge die treibende Wirkung der Pulvergase auf Geschosse fand, sondern auf dessen Aussehen; gegen Ende des 19. Jahrhunderts brauchte man eine Unterscheidung des Schwarzpulver von den neuen (weißen) Cellulosenitratpulvern.

Das Schwarzpulver blieb bis zur Erfindung der modernen Sprengstoffe der einzige militärische und zivile Explosivstoff und einziges Treibmittel für Artillerie- und Handfeuerwaffen. Im 17. Jahrhundert wurde seine Handhabung als Treibmittel für Musketen durch die Papierpatrone mit abgemessener Füllmenge einschließlich Kugel erleichtert. In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts machte die Entwicklung des Hinterladers die noch einfachere Einheitspatrone möglich. Seit Mitte des 19. Jahrhunderts verdrängten brisante Sprengstoffe wie das Nitroglyzerin, das darauf basierende Dynamit, die Nitrozellulose (Schießbaumwolle) und Nitroaromaten und Nitramine etc. das Schwarzpulver weitgehend als Explosivstoff und Treibmittel.

Heutige Verwendung

Korn

Heute wird Schwarzpulver vor allem für Feuerwerke verwendet. Es dient dabei als Antriebsmittel für einfache Raketen, als Ladung von Böllern und als Ausstoß- und Zerlegerladung für größere Effektträger wie beispielsweise Bomben und Bombetten.

Im Schießsport wird Schwarzpulver nur noch als Reminiszenz an die Geschichte des Schützenwesens verwendet, wo es in verschiedenen Disziplinen des Vorderlader- und Westernschießens oder zum Salutschießen zum Einsatz kommt. Erhältlich ist Schwarzpulver für den sportlichen oder jagdlichen Einsatz (als Jagdschwarzpulver) in verschiedenen Korngrößen die mit dem Buchstaben F (ersatzweise auch P) gekennzeichnet werden (Körnung im mm):

  • Fg = 0,900 - 1,360
  • FFg = 0,670 - 1,360
  • FFFg = 0,508 - 0,870
  • FFFFg = 0,226 - 0,508

Mehlpulver

Mehlpulver (engl. meal) ist die Bezeichnung für nicht gekörntes Schwarzpulver.

Mehlpulver ist Schwarzpulver, welches nicht gekörnt wurde und sich so wenig für die Verwendung in Schusswaffen eignet. Wird es zusammengedrückt, verbrennt es nur langsam an der Oberfläche (wie z. B. in einer Rakete), ist es zu lose, kann es sich so schnell umsetzen, dass durch den rapiden Druckanstieg der Lauf gesprengt wird. Zudem gelangt das feine Mehlpulver oft nicht durch Einschütten bis zum Pulversack herunter, sondern bildet vorher einen Pfropfen, so dass die Waffe nicht funktionieren kann. Hinzu kommt, dass Mehlpulver die Eigenschaft hatte, sich beim Transport in den Fässern zu entmischen. Gerade auf den ruckeligen Pferdekarren kam es oft dazu, dass nach dem Transport die drei Grundbestandteile in Schichten vorlagen.

Mehlpulver wurde früher oft als Sprengpulver in Mörsern, in Brandkugeln oder als sogenanntes Zündkraut in Steinschloss-, Radschloss- oder Luntenschlosswaffen benutzt. Heute wird es in der Feuerwerkerei verwendet, um den Abbrand einzustellen und damit den Effekt passend zur Geltung zu bringen.

Sprengpulver

Schwarzpulver (der älteste bekannte Explosivstoff) wird als Sprengpulver, je nach Verwendung, den Sprengstoffen oder auch den Schießstoffen bzw. den pyrotechnischen Chemikalien zugeordnet. Die sprengtechnischen Eigenschaften sind jedoch abhängig von der Restfeuchte, der Körnigkeit, der Durchmischung und der Zusammensetzung des Pulvers, sowie von der Ladungsmenge, der Verdämmung und der Einbringung der Ladung (Bohrloch oder aufgelegte Ladung).

Ein wichtiger Einsatzort ist im Steinbruch zur Gewinnung wertvoller Werksteine wie Marmor oder Granit. Aufgrund der stark zerstörenden Wirkung von Detonationssprengstoffen kommen diese dort nicht zum Einsatz. Da Sprengpulver nicht brisant ist, sondern schiebende Wirkung hat, wird das Gestein relativ schonend losgebrochen, man erhält Bruchstücke in verwendbarer Größe und es entstehen keine Haarrisse. Nach dem Aufkommen moderner Sägemethoden verliert dieses Verfahren jedoch zunehmend an Bedeutung.

Rechtliche Hinweise

In der Schweiz ist Schießpulver in Jagdgeschäften frei erhältlich.

Schwarzpulver unterliegt den allgemeinen rechtlichen Regelungen für pyrotechnische Gegenstände, da es als Chemikalie als pyrotechnischer Satz gilt. Spezielle Regelungen für offenes und verbautes Schwarzpulver sind:

  • In der Schweiz ist jede Privatperson zum Erwerb von Schwarzpulver berechtigt. Der Verkauf an Kinder ist beschränkt oder verboten. [9] Die Verwendung ist aber im Pyrotechnikgesetz (Österreich) bzw. Sprengstoffgesetz (Schweiz) sowie den entsprechenden Durchführungsverordnungen streng geregelt.
  • In Deutschland sind Privatpersonen zum Erwerb von Schwarzpulver berechtigt, sofern sie über eine entsprechende Erlaubnis nach § 7 oder § 27 SprengG verfügen. Voraussetzung dafür ist die erfolgreiche Teilnahme an einem entsprechenden Lehrgang mit einer Prüfung gemäß § 32 der Ersten Verordnung zum Sprengstoffgesetz. Landläufig werden solche Lehrgänge auch Böllerlehrgang oder Vorderladerlehrgang genannt. Zu diesen Lehrgängen werden nur Personen zugelassen, die gemäß § 34 der Ersten Verordnung zum Sprengstoffgesetz eine sogenannte Unbedenklichkeitsbescheinigung vorlegen, die, abhängig von den jeweiligen behördlichen Zuständigkeiten, z. B. vom Landratsamt oder vom Gewerbeaufsichtsamt ausgestellt wird. Im privaten Bereich wird nach erfolgreichem Lehrgang (nachgewiesen durch ein amtliches Zeugnis) und bei Vorliegen eines berechtigten Bedürfnisses (Brauchtum bei Böllerschützen und Ausüben des entsprechenden Schießsportes bei Vorderlader-Schützen) eine Erlaubnis nach § 27 SprengG zum Umgang mit Böllerpulver / Schwarzpulver im privaten Bereich, die sogenannte "27-er Erlaubnis" ausgestellt, die vom örtlich zuständigen Landratsamt erteilt wird. Die private Herstellung von Schwarzpulver ist nach deutschem Recht verboten.

Erwerb, Besitz und Umgang ist dem geprüften Pyrotechniker oder Sprengberechtigten prinzipiell gestattet.

Rechtshinweis Bitte den Hinweis zu Rechtsthemen beachten!

Literatur

  •  Manuel Baetz: Schwarzpulver für Survival – Band 1 – Improvisation von Schwarzpulver und ähnlichen Mischungen. SurvivalPress, 2004, ISBN 3-937933-07-7.
  •  Richard Escales: Schwarzpulver und Sprengsalpeter. SurvivalPress, 1914, ISBN 3-8330-1124-6 (Nachdruck 2003).
  •  Thomas Fatscher, Helmut Leiser: Ausarbeitung zum neuen Waffenrecht. Krüger Druck + Verlag, Dillingen/Saar 2003, ISBN 3-00-012000-9.
  •  Jochen Gartz: Vom griechischen Feuer zum Dynamit - Eine Kulturgeschichte der Explosivstoffe. E. S. Mittler & Sohn, Hamburg 2007, ISBN 978-3-8132-0867-2.
  • Fritz Seel: Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers. Le charbon fait la poudre in Chemie in unserer Zeit 22 (1988) 9-16. doi:10.1002/ciuz.19880220103

Weblinks

Einzelnachweise

  1.  Sprengstoffwerk Gnaschwitz GmbH (Hrsg.): Technisches Datenblatt Sprengpulver THH. Schönebeck.
  2.  Horst Roschlau: Sprengen - Theorie und Praxis. Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1993, ISBN 3-342-00492-4.
  3. www.liebenburg.de: Ortschaft Dörnten. Abgerufen am 13. Juli 2010.
  4. WANO Schwarzpulver GmbH, Kunigunde 14, 38704 Liebenburg.
  5. Fragment Opus Tertium, Winchester College Ms. 39.
  6. Fritz Seel: Geschichte des Schwarzpulvers, Chemie in unserer Zeit, Verlag Chemie, Weinheim, 22. Jahrgang, Feb. 1988, S. 9.
  7. Fritz Seel: Geschichte des Schwarzpulvers, Chemie in unserer Zeit, Verlag Chemie, Weinheim, 22. Jahrgang, Feb. 1988, S. 9.
  8. Relics of the Kamikaze.
  9. http://en.wikipedia.org/wiki/Gun_politics_in_Switzerland#Historical_Firearms (ohne Datum).
  10. Siehe/suche "gunpowder".

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