Sprengpulver

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.

Gekörntes Schwarzpulver

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 besteht aus einer Mischung von 75 (Massen-)Prozent Kaliumnitrat, auch Salpeter genannt, 15 Prozent Holzkohle, vornehmlich aus dem Holz des Faulbaums gewonnen, und 10 Prozent Schwefel, der absolut säurefrei sein muss.

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 sie 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 in pyrotechnischen Mischungen 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 wieder 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 bzw. verpackt werden. Es hält sich luftdicht verpackt über Jahrhunderte völlig unverändert.

Die einzige noch in Deutschland in Betrieb befindliche Schwarzpulvermühle steht in Harzgerode (Sachsen-Anhalt).

Chemische Reaktion

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

Diese Reaktionsgleichung (sehr vereinfacht) ist angenähert an Schwarzpulver mit 15 % Holzkohle-, 10 % Schwefel- und 75 % Kalisalpeteranteil. 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 rasend schnell, überschreitet hierbei jedoch nicht die innerstoffliche Schallgeschwindigkeit, weswegen statt von einer Detonation von einer Deflagration gesprochen wird. Bei der Verbrennung entsteht eine Temperatur von ungefähr 2.000 °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, Metall, 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 schlagempfindlich, jedoch kann es sich durch Reibung rasch entzünden, da hierbei die zur Reaktion der Bestandteile miteinander benötigte Aktivierungsenergie in Form von Reibungswärme leicht erreicht werden kann. 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

In der Pyrotechnik, Silvesterknallkörper, Modellraketenantriebe

Geschichte

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).

Das Liber Ignium (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. Ein weiteres, um 1250 geschriebenes Buch, das fälschlich Albertus Magnus zugeschrieben wurde, kopierte nahezu völlig das ältere Buch von Marcus Graecus.

Im Kaiserreich China werden salpeterhaltige Brandsätze im Song-zeitlichen Wu Ching Tsung Yao von 1044 erwähnt. Das Buch ist aber nur in seiner frühesten 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. ^[3]

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 und Österreich 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 und Österreich ist jede Privatperson zum Erwerb von Schwarzpulver berechtigt. Der Verkauf an Kinder ist beschränkt oder verboten. ^[4] 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.

Bitte beachte den Hinweis zu Rechtsthemen!

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: Kulturgeschichte der Explosivstoffe. E. S. Mittler & Sohn, Hamburg 2007, ISBN 978-3-8132-0867-2. 

Weblinks

• Encyclopaedia Britannica 1911: Gunpowder. Abgerufen am 14. August 2008. (englisch)
• Handgonnes and Matchlocks: The History of Firearms to 1500. Abgerufen am 14. August 2008. (englisch)
• Ulrich Bretscher's Black Powder Page. Abgerufen am 14. August 2008. (deutsch/englisch)
• Schwarzpulverinitiative. Abgerufen am 14. August 2008. (deutsch)

Quellen

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. ↑ Relics of the Kamikaze
4. ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/Gun_politics_in_Switzerland#Historical_Firearms (ohne Datum)

Literatur

Fritz Seel: In Chemie in unserer Zeit 'Geschichte und Chemie des Schwarzpulvers. Le charbon fait la poudre' 22, 2004, 9-16 doi:10.1002/ciuz.19880220103