Flash pulver - Flash powder
Flash-pulver er en pyroteknisk blanding , en blanding av oksidant og metallisk brensel , som brenner hurtig og hvis begrenset produserer en høy lyd. Det er mye brukt i teatralsk pyroteknikk og fyrverkeri (nemlig salutter , for eksempel kirsebærbomber , M-80-tallet , smekkere og skudd på pistol ) og ble en gang brukt til blink i fotografering .
Ulike varianter av flashpulver er laget av forskjellige sammensetninger; vanligst er kaliumperklorat og aluminiumpulver . Noen ganger er svovel inkludert i blandingen for å øke følsomheten. Tidlige formuleringer brukte kaliumklorat i stedet for kaliumperklorat.
Flashpulverkomposisjoner brukes også i militær pyroteknikk når produksjon av stor mengde støy, lys eller infrarød stråling er påkrevd, f.eks. Rakett lokkebluss og stungranater .
Historie
Lycopodium pulver er et gulbrunt støvlignende pulver som historisk ble brukt som et flashpulver. I dag er den viktigste bruken av pulveret å skape blink eller flammer som er store og imponerende, men relativt enkle å håndtere trygt i magiske handlinger og til kino og teatralsk spesialeffekter .
Blandinger
Normalt blandes flashpulverblandinger for å oppnå et bestemt formål. Disse blandingene spenner fra ekstremt hurtigbrenning som er laget for å produsere en maksimal lydrapport, til blandinger som er designet for å brenne sakte og gi store mengder belysning, til blandinger som tidligere ble brukt i fotografering.
Aluminium og klorat
Kombinasjonen av aluminiumspulver og kaliumklorat er ustabil, og et dårlig valg for flashpulver som skal lagres i mer enn en veldig kort periode. Av den grunn har den i stor grad blitt erstattet av kaliumperkloratblandingene. Kloratblandinger brukes fremdeles når kostnadene er det viktigste, fordi kaliumklorat er billigere enn perklorat.
Den enkleste er en to-komponent kloratblanding, selv om denne sjelden brukes.
- KClO 3 + 2Al → Al 2 O 3 + KCl
Sammensetningen er ca. 70% KClO 3 : 30 vekt% for reaktantene i den ovennevnte støkiometrisk balanserte ligning.
Det anses som kritisk viktig å utelukke svovel og sure komponenter fra disse blandingene. Svovel oksiderer og absorberer fuktighet for å produsere svovelsyre og tiionsyre ; hvilken som helst syre i blandingen gjør den ustabil. Noen ganger tilsettes noen få prosent av bikarbonat- eller karbonatbuffer til blandingen for å sikre fravær av sure urenheter.
Svovel tilsettes bevisst som en tredje komponent til denne blandingen for å redusere aktiveringsenergien . Dette gir imidlertid problemet med syreproduksjon og ustabilitet, og derfor anses disse blandingene generelt for ustabile til å lagres og må blandes umiddelbart før bruk. Antimontrisulfid kan brukes som et alternativ, og er mer stabilt ved lagring.
Kaliumnitrat, aluminium og svovel
Denne sammensetningen, vanligvis i et forhold på 5 deler kaliumnitrat, til 3 deler aluminiumspulver, til 2 deler svovel, er spesielt populær blant hobbyister. Det brenner ikke veldig raskt med mindre det brukes usedvanlig fine ingredienser. Selv om den inneholder svovel, er den faktisk ganske stabil og holder flere treff fra en hammer på en hard overflate. Tilsetning av 2% av vekten med borsyre er kjent for å øke stabiliteten og holdbarheten betydelig, gjennom motstand mot fuktighet gjennom luftfuktighet. Andre forhold som for eksempel 6 KNO 3 /3 Al / S 2 og 5 KNO 3 /2 Al / 3 s eksisterer også og arbeid. Alle forhold har lignende brenntider og styrke, selv om 5 KNO 3 / 3Al / 2 S synes å være dominerende.
- 2 KNO 3 + 4 Al + S → K 2 S + N 2 + 2 Al 2 O 3
Sammensetningen er ca. 59% KNO 3 : 31,6% Al: 9,4 vekt% for reaktantene i den ovennevnte støkiometrisk balanserte ligning.
For best resultat bør "tysk mørk" aluminium brukes, med svømmer i luften, og fint kvernet rent kaliumnitrat. Den ferdige blandingen bør aldri kvernes sammen.
Aluminium og perklorat
Aluminiumspulver og kaliumperklorat er de eneste to komponentene i det pyrotekniske industristandard flashpulveret. Det gir en god balanse mellom stabilitet og kraft, og er sammensetningen som brukes i de fleste kommersielle eksploderende fyrverkerier.
aka AB-blanding
Den balanserte ligningen for reaksjonen er:
- 3 KClO 4 + 8 Al → 3 KCl + 4 Al 2 O 3
Det støkiometriske forholdet er 34,2% aluminium og 65,8% masse perklorat. Et forhold på syv deler kaliumperklorat til tre deler mørk pyroaluminium er sammensetningen som brukes av de fleste pyroteknikere.
For best resultat, bør aluminiumspulveret være "Dark Pyro" -klasse, med en flakpartikkelform og en partikkelstørrelse på mindre enn 10 mikrometer. KClO 4 skal være i pulverform, uten klumper. Det kan sies gjennom en skjerm, om nødvendig, for å fjerne eventuelle klumper før bruk. Partikkelstørrelsen til perkloratet er ikke så kritisk som den for aluminiumkomponenten, da det kreves mye mindre energi for å spalte KClO 4 enn det som er nødvendig for å smelte aluminiumet i den flytende tilstanden som kreves for reaksjonen.
Selv om denne sammensetningen er ganske ufølsom, bør den behandles med forsiktighet og respekt. Hobbyistiske pyroteknikere bruker vanligvis en metode som kalles bleie , der materialene helles separat på et stort papir, som deretter løftes vekselvis i hvert hjørne for å rulle sammensetningen over seg selv og blande komponentene. Noen amatørpyroteknikere velger å blande sammensetningen ved å riste i en lukket papirbeholder, da dette er mye raskere og mer effektivt enn bleie. En metode for å blande blits er å plassere komponentene i den endelige enheten, og håndtering av enheten vil blande blitspulveret. Papir / papp er valgt fremfor andre materialer, for eksempel plast, som et resultat av dets gunstige triboelektriske egenskaper.
Store mengder skal aldri blandes i en enkelt batch. Store mengder er ikke bare vanskeligere å håndtere trygt, men de setter uskyldige tilskuere i området i fare. I tilfelle utilsiktet tenning kan rusk fra en flerpund eksplosjon med pulver pulver kastes hundrevis av føtter med tilstrekkelig kraft til å drepe eller skade. (Merk: 3 gram blanding er nok til å eksplodere i åpen luft uten andre begrensninger enn lufttrykk.)
Uansett mengde, må du alltid være forsiktig med å forhindre elektrostatisk utladning eller friksjon under blanding eller håndtering, da disse kan forårsake utilsiktet tenning.
Magnesium og nitrat
En annen flash-sammensetning som er vanlig blant amatører, består av magnesiumpulver og kaliumnitrat . Andre metallnitrater har blitt brukt, inkludert barium- og strontiumnitrater . Sammensetninger som bruker nitrat og magnesiummetall har blitt brukt som fotografiske flashpulver nesten siden oppfinnelsen av fotografering. Kaliumnitrat / magnesium flashpulver skal blandes og brukes umiddelbart og ikke lagres på grunn av selvantennelsestendensen.
Hvis magnesium ikke er et veldig fint pulver, kan det passiveres med linolje eller kaliumdikromat. Det passiverte magnesium flash-pulveret er stabilt og trygt å lagre.
- 2 KNO 3 + 5 Mg → K 2 O + N 2 + 5 MgO
Sammensetningen er omtrent 50 vekt % KNO 3 : 50 vekt% for reaktantene i den ovennevnte støkiometrisk balanserte ligning. Nedenfor er den samme reaksjonen, men involverer bariumnitrat .
- Ba (NO 3 ) 2 + 5 Mg → BaO + N 2 + 5 MgO
Blandinger laget for å lage rapporter er vesentlig forskjellige fra blandinger designet for belysning. Et støkiometrisk forhold på tre deler KNO 3 til to deler Mg er nær perfekt og gir den raskeste forbrenningen. Magnesiumpulveret skal være mindre enn 200 mesh, men opptil 100 mesh vil fungere. Kaliumnitratet skal være impalberbart støv. Denne blandingen er populær i amatørpyroteknikk fordi den er ufølsom og relativt trygg når slike ting går.
For fotografisk bruk blir blandinger som inneholder magnesium og nitrater mye mer drivstoffrike. Overskuddet av magnesium fordampes ved reaksjonen og brenner seg i luft som gir ekstra lys. I tillegg resulterer den høyere konsentrasjonen av drivstoff i en langsommere forbrenning, noe som gir mer "poof" og mindre "bang" når det antennes. En formel fra 1917 spesifiserer 5 deler magnesium til 6 deler bariumnitrat for en støkiometri på ni deler drivstoff til en del oksidasjonsmiddel. Moderne gjenskaper av fotografiske flashpulver kan unngå bruk av bariumsalter på grunn av deres giftige natur. En blanding av fem deler 80 mesh magnesium til en del kaliumnitrat gir en god hvit blits uten å være for voldsom. Drivstoffrike flashpulver brukes også i teatrale flashpotter .
Magnesiumbaserte sammensetninger brytes ned over lange perioder, noe som betyr at det metalliske Mg reagerer sakte med atmosfærisk oksygen og fuktighet. I militær pyroteknikk som involverer magnesiumdrivstoff, kan eksternt oksygen ekskluderes ved å bruke hermetisk lukkede beholdere. Kommersielle fotografiske flashpulver selges som todelt blandinger, som skal kombineres umiddelbart før bruk.
Magnesium og PTFE
En blitsammensetning designet spesielt for å generere bluss som er eksepsjonelt lyse i den infrarøde delen av spekteret, bruker en blanding av magnesium av pyro og pulverisert polytetrafluoretylen . Disse blussene brukes som lokkefugler fra fly som kan være utsatt for varmesøkende rakettbrann.
- 2n Mg + (C 2 F 4 )) n → 2n MgF 2 (s) + 2n C (s)
Antimon trisulfid og klorat
Denne blandingen, og lignende blandinger som noen ganger inneholder pyroaluminium, har blitt brukt siden begynnelsen av 1900-tallet for små "Black Cat" -formede papirfireverk . Den ekstremt lave prisen gjør den populær blant produsenter av lavverdig fyrverkeri i Kina. Som alle blandinger som inneholder klorater, er den ekstremt følsom for friksjon, støt og ESD, og regnes som usikker i pyrotekniske innretninger som inneholder mer enn noen få titalls milligram av blandingen.
- 3 KClO 3 + Sb 2 S 3 → Sb 2 O 3 + 3 SO 2 + 3 KCl
Denne blandingen er ikke veldig energisk, og i det minste noen deler av USA er smekkere som inneholder 50 mg eller mindre av denne blandingen lovlige som forbrukerfyrverkeri.
Sikkerhet og håndtering
Flashpulver, selv innenfor tiltenkte bruksområder, frigjør ofte eksplosiv kraft med dødelig kapasitet. Nesten alle brukte flashpulverblandinger er følsomme for støt, friksjon og elektrostatisk utladning. I visse blandinger er det ikke uvanlig at denne følsomheten spontant endres over tid, eller på grunn av endring i miljøet, eller til andre ukjente faktorer i den opprinnelige produksjonen eller i den virkelige lagring. I tillegg kan utilsiktede forurensninger som sterke syrer eller svovelforbindelser sensibilisere dem enda mer. Fordi blandinger av flashpulver er så enkle å starte, er det potensielt en høy risiko for utilsiktede eksplosjoner som kan forårsake alvorlige eksplosjons- / fragmenteringsskader, f.eks. Blindhet, eksplosiv amputasjon, permanent lemlestelse eller misdannelse. Dødsfall har skjedd. De forskjellige flashpulverpreparatene bør derfor ikke håndteres av noen som ikke er kjent med egenskapene eller håndteringsteknikkene som er nødvendige for å opprettholde sikkerheten. Flashpulver og flashpulverutstyr utgjør en eksepsjonelt høy risiko for barn, som vanligvis ikke kan forstå faren og kan være mindre dyktige med sikre håndteringsteknikker. Som et resultat har barn en tendens til å lide mer alvorlige skader enn voksne.
Flashpulver - spesielt de som bruker klorat - er ofte svært følsomme for friksjon, varme / flamme og statisk elektrisitet . En gnist på så lite som 0,1–10 millijouler kan utløse visse blandinger. Enkelte formuleringer som er fremtredende i den underjordiske pressen inneholder både svovel og kaliumklorat . Disse blandingene er spesielt sjokk- og friksjonssensitive, og i mange bruksområder bør de betraktes som uforutsigbare. Moderne pyrotekniske fremgangsmåter krever aldri bruk av svovel i en blanding som inneholder klorsalter.
Noen flashpulverformuleringer (de som bruker ensifret mikrometer flakaluminiumpulver eller fint magnesiumpulver som drivstoff) kan begrense seg selv og eksplodere i små mengder. Dette gjør flashpulver farlig å håndtere, da det kan forårsake alvorlig hørselsskade og amputasjonsskade selv når du sitter i det fri. Selvinneslutning oppstår når massen av bunken gir tilstrekkelig treghet til å tillate høyt trykk å bygge seg i den når blandingen reagerer. Dette blir referert til som 'inertial confinement', og det skal ikke forveksles med en detonasjon.
Flashpulver av enhver formulering skal ikke blandes i store mengder av amatørpyroteknikere. Nybegynnere bør begynne med mengder under gram, og avstå fra å lage store enheter. Flash-pulver skal bare lages på stedet der det skal brukes. I tillegg bør blandingen lages umiddelbart før bruk. Når det er blandet, kan transport, lagring, bruk, ulik besittelse og ulovlige "skytevåpen" lover (inkludert forbrytelser) tre i kraft som ikke gjelder de ublandede eller ferdigmonterte komponentene.