Schwarzpulver

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Schwarzpulver

Schwarzpulver ist eine pyrotechnische Mischung, die aus Kaliumnitrat (Kalisalpeter), Holzkohle, früher vornehmlich aus dem Holz des Faulbaums gewonnen, und Schwefel besteht. 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.

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.

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Schwarzpulver

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