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Explosivstoffe werden sowohl für zivile als auch für militärische Zwecke genutzt. Im zivilen Bereich sind Explosivstoffe für Kanalbau, Tunnelbau, Gewinnung von Rohstoffen, Erzen, Mineralien und Kohle, Rodungen und Abrißarbeiten an Gebäuden und technischen Anlagen unentbehrlich geworden.
Im militärischen Bereich werden Explosivstoffe vor allem für Raketen, Bomben, Minen, Torpedos, Granaten und Artilleriegeschoße verwendet.
Aber auch in anderen Bereichen werden Explosivstoffe verwendet, wie zum Beispiel in der Industrie zur Gewinnung von Diamantenstaub aus Graphit oder in der Pyrotechnik. In diesen Bereichen wird jedoch nur mit geringen solcher Stoffe gearbeitet.
Viele Substanzen in verschiedensten Formen können zur Explosion gebracht werden, wie zum Beispiel Benzindämpfe, Kohlenstaub, Getreidestaub, u.s.w. . So würde zum Beispiel ein Stück Holz, das unter normalen Umständen langsam im Kamin verbrennen würde, zu feinem Staub zermahlen und ins Feuer gebracht, den Kamin explodieren lassen.
Generell werden jedoch nur solche Stoffe, die dafür vorgesehen sind, Explosionen herbeizu -
führen, Explosionsstoffe genannt.
Grundsätzlich bestehen Explosivstoffe aus chemischen Verbindungen oder Stoffgemengen aus verbrennbaren und sauerstoffliefernden Substanzen. Bei letzter Genannten handelt es sich meistens um Nitrite, Nitrate, Nitro- oder Nitroso-Verbindungen, Chlorate oder Perchlorate. Bei bestimmten Anregungen, entweder mechanische Beanspruchung (Schlag, Reibung), thermische Belastung (Funken, Flamme, glühende Gegenstände) oder durch Detonationsstoß, wird die brennbare Komponente oxidiert, dadurch wird sehr rasch Wärme und heiße Gase frei (e Explosion).
Man kann Explosivstoffe grob in zwei Gruppen einteilen:
Treibladungen (zum Beispiel für Raketen):
Diese Stoffe dienen dem Antrieb von Raketen, werden aber auch in Feuerwaffen verwen -
det. Bei Feuerwaffen war der erste Explosivstoff das Schwarzpulver. Es wurde aber zuerst
durch Schießwolle, ein Cellulosenitrat, das durch Funken oder Flammen leicht zur Ex -
plosion gebracht werden kann, später dann durch rauchschwache Pulver ersetzt.
Als Antriebsmittel von Raketen wird es heute nur noch in Feuerwerksraketen eingesetzt.
Alle anderen Raketen benutzen ganz spezielle Explosivstoffe, die eigens für diesen Zweck
entwickelt wurden und werden.
Detonierende Explosivstoffe:
Diese können in Initialsprengstoffe und hoch explosive Stoffe unterteilt werden.
Initialsprengstoffe müssen mit extremer Vorsicht gehandhabt werden. Materialien wie
zum Beispiel Quecksilber(II)-fulminat explodieren bereits wenn man sie entzündet oder
mit einer Flamme in Berührung bringt. Deshalb werden diese Stoffe in Sprengkapseln
verwendet.
Hoch explosive Stoffe sind weniger empfindlich und können sogar verbrennen, ohne eine
Explosion hervorzurufen. Diese Stoffe detonieren nur wenn sie einem Schock ausgesetzt
werden, der wiederum von einem anderen Explosivstoff (Initialsprengstoff) erzeugt wird.
Der Vorteil dieser Materialien liegt in ihrer Stabilität. Deshalb können auch große Mengen
hoch explosiver Stoffe sicher transportiert und gelagert werden.
Eine Explosion ist die Umsetzung von potentieller Energie (Energie der Lage ) in Ausdehnung und/oder Verdichtungsarbeit unter Auftreten von Stoßwellen, das sind Schockwellen, bei denen der Druck zuerst ansteigt (Verdichtungswelle), an einer sogenannten Stoßfront seinen Höhe - punkt erreicht und dahinter wieder auf null abfällt (Entlastungswelle). Diese werden durch große Mengen heißer Gase verursacht, die durch die schnelle chemische Reaktion explosiv -fähiger Stoffe bzw. Stoffgemische entstehen.
Die Geschwindigkeit, mit der eine Explosion stattfindet beträgt circa 1 bis 1000 Meter pro Sekunde. Es gibt verschiedene Arten von Explosionen:
Explosionen von Gemischen aus brennbaren Gasen, Dämpfen oder Stäuben mit Luft:
zum Beispiel Knallgas, Schlagwetter, u.s.w. .
Geregelte, langsam schiebend verlaufende Explosionen fester Stoffe:
um einerseits Geschosse zum Lauf hinauszustoßen (zum Beispiel in Feuerwaffen wie Ge -
wehren, Geschützen, u.s.w.), aber auch bei Raketentreibstoffen (bei diesen werden mei-
stens flüssige Stoffe verwendet).
Ungeregelte, sehr rasch verlaufende, zertrümmernd wirkende Explosionen fester Stoffe:
zum Beispiel in Bergwerken, um nützliche Arbeit zu verrichten, aber auch im Krieg, wo
zerstörerische Arbeit im Vordergrund steht.
Nukleare Explosionen:
Kernwaffen
Eine Detonation ist eine Explosion, die mit höchster Geschwindigkeit, höchstem Druck und höchster Knallwirkung erfolgt: es werden Geschwindigkeiten zwischen 1000 und 10000 Meter pro Sekunde, Temperaturen zwischen 2500° und 6000° Celsius und Drucke bis 300 000 bar erreicht. Da detonierende Stoffe zerschmetternd auf ihre Umgebung wirken, werden sie besonders als Sprengstoffe verwendet.
Bei der Detonation zerfällt der Sprengstoff in gasförmige Substanzen - idealerweise in Kohlendioxid, Wasser und elementaren Stickstoff, als Verbrennungsprodukt organischer Sub-stanzen. Es entstehen jedoch auch unvollständig oxidierte Produkte, wie Stickoxide oder Kohlenmonoxid, aber auch in hochreaktive Teilchen, wie Radikale, Ionen oder Elektronen.
Die Explosionsgeschwindigkeit (Detonationsgeschwindigkeit) stellt einen Unterschei-dungsfaktor zwischen zivilen und militärischen Sprengstoffen dar. Während militärische Anwendungen Ge - schwindigkeiten bis 9000 Meter pro Sekunde erfordern, kommen zivile mit Geschwindigkeiten zwischen 2000 und 4000 Metern pro Sekunde aus. Weitaus wichtiger im zivilen Bereich ist die Ausbildung eines großen Gasvolumens, damit die gelösten Massen, zum Beispiel Gesteinsmassen, auseinandergeschoben werden.
Schwarzpulver war der erste Explosivstoff. Es wurde bereits um 1000 in China in Form von Bomben und explosiven Granaten verwendet.
In Europa gilt der Mönch Berthold SCHWARZ als Erfinder des Schwarzpulvers, das ab dem 14. Jahrhundert verwendet wurde. Im 19. Jahrhundert wurde es einerseits durch rauchschwa -
che Pulver (für Feuerwaffen), andererseits durch wirkungsvollere Sprengstoffe ersetzt.
Heute wird Schwarzpulver vor allem für Feuerwerksartikel, Zündschnüre, aber auch für Sprengungen verwendet, da es nicht so sehr zerschmetternd, sondern eher schiebend wirkt und sich dadurch größere Blöcke absprengen lassen.
Schwarzpulver ist ein schiefergraues bis blauschwarzes Gemisch, das sich aus 75 Prozent Kalisalpeter, 15 Prozent Kohlepulver und 10 Prozent Schwefel zusammensetzt. Der Kali-salpeter, das ist der Name für natürlich vorkommendes Kaliumnitrat (KNO3), wirkt als Oxidationsmittel, der Schwefel erleichtert die Entzündung und beschleunigt die Verbrennung des Pulvers. Bei der Herstellung wird die Mischung mit 5 bis 10 Prozent Wasser angefeuchtet, um die Entzündungsgefahr zu senken.
Schwarzpulver wird in verschiedenen Korngrößen verwendet:
8 mm: als Sprengpulver
über 2 mm: als Böllerpulver
0,2 bis 0,7 mm: als Zündschnurpulver
0,15 bis 0,43 mm: als feines Jagdpulver
In Feuerwerken wird meistens ungekörntes Pulver, auch Mehlpulver genannt, verwendet. Gekörntes Pulver brennt hingegen leichter ab und stäubt weniger.
Wenn man einen Explosivstoff eindämmt, erhöht das seine Detonationsbereitschaft - Schwarz- pulver ist dafür ein ideales Beispiel. Streut man zum Beispiel Schwarzpulver auf eine Fläche und entzündet es danach, wird es nur verbrennen, da sich die Gase nicht schnell genug ausdehnen, um einen explosiven Effekt zu produzieren. Dämmt man jedoch das selbe Pulver ein (zum Beispiel in Papier, wie bei Knallkörpern) und entzündet es, wird es explodieren.
Nitroglycerin ist die falsche Bezeichnung dieses Stoffes, da keine Nitroverbindungen (C-NO2) sondern Nitrate (C-O-NO2) vorhanden sind. Die richtige Bezeichnung dieses Sprengstoffes ist daher Glycerintrinitrat.
Glycerintrinitrat wurde erstmals im Jahre 1846 von dem italienischen Chemiker Ascanio SOBRERO synthetisiert. Es ist eine ölige, geruchlose, schwachgelbe, giftige, brennend schmeckende Flüssigkeit, die unter gewöhnlichen Temperaturen unzersetzt haltbar ist. Bei rascher und plötzlicher Erhitzung, bei Erschütterung, Schlag oder Stoß explodiert Glycerintri- nitrat sofort. Dabei zerfällt es in folgende Bestandteile:
4 C3H5(NO3)3 12 CO2 + 10 H2O + 6 N2 + O2
Glycerintrinitrat ist ein Ester der Salpetersäure. Hergestellt wird dieser Sprengstoff durch die
Reaktion von Glycerin und Salpetersäure. Dabei entsteht unter Abspaltung von Wasser der Ester der Salpetersäure, das Glycerintrinitrat.
Glycerintrinitrat wird nicht nur als Sprengstoff, sondern auch im medi -zinischen Bereich in sehr geringen Mengen bei Asthma, Angina pectoris, Herzinsuffizienz und Arterienverkalkung verwendet. Obwohl Glycerintrinitrat über eine große Sprengkraft verfügt (Geschwindigkeit von 7600 Metern pro Sekunde und Explosionswärme von 6770 Kilojoule pro Kilogramm), ist es aufgrund seiner Sensibilität fast nicht als Sprengstoff zu verwenden. Sogar der Erfinder selbst gab den Versuch auf, da Herstellung, Transport und Anwendung einfach zu gefährlich war und immer wieder Todesopfer forderte. Außerdem hat Glycerintrinitrat einen weiteren entscheidenden Nachteil: im Gegensatz zu Schwarzpulver läßt es sich nicht einfach durch eine Flamme entzünden.
Erst ab 1866 konnte Glycerintrinitrat genutzt werden. Alfred NOBEL fand einen Stoff, mit dem Glycerintrinitrat nicht reagierte und daher das ideale Adsorptionsmittel war. Dieser Stoff war das Kieselgur, ein feinkörniges, locker leichtes Sediment. Bei Mischung der beiden Stoffe ergibt sich ein fester Körper, der beliebig portionierbar ist. Dieses neue Material mit dem Namen Gurdynamit war in seiner Handhabung deutlich sicherer und wies auch eine fünf mal stärkere Sprengkraft als das Schwarzpulver auf.
Dieser Stoff hat jedoch einige Nachteile. Er ist in Wasser löslich und seine Sprengkraft ist um ein Viertel geringer als bei Glycerintrinitrat. Deshalb löste NOBEL das Sprengöl in Schieß -
wolle, einem Cellulosenitrat. Er erhielt einen gallertartigen Stoff, die Sprenggelatine. Dieser Stoff hat den Vorteil, daß sein Sprengkraft aufgrund des höheren Glycerintrinitratgehalts stärker ist als bei Gurdynamit. Außerdem ist dieser Stoff nicht in Wasser löslich und kann deshalb unter Wasser zur Detonation gebracht werden.
Da jedoch eine solche Energiedichte gar nicht benötigt wurde, streckte man den Sprengstoff mit Chilesalpeter und verbrennbaren organischen Stoffen wie Sägemehl oder Kohlenstaub, was die Mischung zusätzlich stabilisiert und die Energiedichte senkt. Später wurde der Chilesalpeter durch Ammoniumnitrat ersetzt, da es vollständig in gasförmige Substanzen zerfällt und dadurch die Sprengkraft erhöht.
Heute ist Dynamit größtenteils durch andere Sprengstoffe auf Ammoniumnitratbasis ersetzt.
Die sichere Herstellung von Glycerintrinitrat ist sehr aufwendig. Daher suchte man schon im letzten Jahrhundert nach Alternativen. Ammoniumnitrat war als Oxidationsmittel, das bei hohen Anregungstemperaturen detonationsfähig ist, schon länger bekannt.
Ammoniumnitrat (NH4NO3) besteht aus durchsichtigen, farblosen, gewöhnlich rhombischen Kristallen. Es ist ein starkes Oxidationsmittel, das sich in folgender Weise zersetzt:
2 NH4NO3 2 N2 + O2 + 4 H2O
Bei höheren Temperaturen kann sogar eine Detonation stattfinden. Ammoniumnitrat wurde bis zum 2. Weltkrieg als Sprengstoff verwendet. Weiters findet es Anwendung in Raketen- treibstoffen, als sauerstoffliefernde Substanz. Heute werden circa 90 Prozent der Ammoniumnitratproduktion für Dünger verwendet. Außerdem wird ein geringer Teil für die Produktion von Lachgas verwendet.
Eine Mischung aus verbrennbaren Substanzen wie Dieselöl läßt sich leichter als Ammonium -
nitrat alleine zur Reaktion bringen. Dieser Sprengstoff heißt ANFO (ammonium nitrate plus fuel oil) und wird beim Bergbau verwendet. Zunächst wurden die beiden Stoffe 1:1 gemischt. Der Sprengstoff konnte jedoch nur in großen Bohrlöchern (von 200 und mehr Millimetern Durchmesser) und mit sensiblen Sprengstoffen gezündet werden. Im Laufe der Zeit verbesserte man die Zündfähigkeit, so daß ANFO der billigste Massensprengstoff wurde und heute etwa 80 Prozent des Sprengstoffmarktes ausmacht, obwohl er nicht an die Explosionskraft glycerintrinitrathältiger Produkte heranreicht.
Das Prinzip wurde aber noch verfeinert. Man gibt der Mischung zum Beispiel molekulare Explosivstoffe wie Trinitrotoluol (TNT) oder Hexogen zu. Außerdem werden auch oxidierbare Bestandteile wie Zucker, Mineralöle, Kohlenstaub oder Aluminiumpulver zugesetzt. Aluminiumpulver ist ein ganz besonders wichtiger Bestandteil, da dessen hohe Verbrennungswärme die bei der Detonation entstehenden Gase weiter aufheizt und so für einen hohen Gasdruck sorgt. Damit sich die Komponenten aber nicht entmischen, setzt man Quellmittel wie Agar-Agar, Stärke oder andere Stoffe ein, deren Makromoleküle die flüssigen Bestandteile einbetten.
Je nach Zusammensetzung entstehen entweder schlammartige, fließfähige Sprengstoffe, die so genannten Slurries, oder feste in Patronen abfüllbare, die Water Gels genannt werden. Wasser reagiert weder mit den Brennstoff noch mit den Oxidationsmittel. Das heißt, Wasser verhält sich gegenüber diesen beiden Stoffen inert und stabilisiert sogar Slurries gegen Schlag und Reibung. Probleme gab es nur mit dem Aluminiumpulver. War es nicht gegen Korrosion vorbehandelt, wird es durch die Salzlösungen, die ebenfalls im Sprengstoff vorhanden sind, angegriffen. Diese Zersetzung kann sich sogar bis zu einer Detonation aufschaukeln.
Die Reaktivität des Ammoniumnitrats läßt sich durch Wasser noch steigern. Um aber den Anteil relativ gering zu halten, nutzt man die Tatsache, daß das Lösungsvermögen mit der Temperatur steigt: bei etwa 80 ° Celsius kann Wasser viel mehr Salz aufnehmen als bei Zimmertemperatur. Diese Lösung wird danach in Mineralöl emulgiert (Wasser-in-Öl-Emulsion). Werden feste Sprengstoffe benötigt setzt man Wachse zu. So ist es möglich, die Viskosität (Zähflüssigkeit) des Stoffes zu kontrollieren. Der Wassergehalt eines Emulsionssprengstoffes beträgt etwa 10 bis 20 Prozent. Diese Emulsion ist aber noch nicht detonationsfähig. Dazu müssen noch Sensibilisatoren zugesetzt werden. Diese Stoffe müssen jedoch gar keine Explosivstoffe sein. Alleine eine mit Gasbläschen versetzte Emulsion ist sehr gut detonationsfähig. Die Stoßwelle komprimiert die Bläschen so schnell, daß kein Wärmeaustausch stattfinden kann. Sie werden extrem aufgeheizt wodurch sich die Reaktion von Ammoniumnitrat mit den brennbaren Stoffen immer neu entzünden. Außerdem verbessert diese Methode auch die Detonation bei glycerintrinitrathältigen Sprengstoffen. Die Gasbläschen lassen sich ohne Schwierigkeiten chemisch herstellen. Man kann aber auch Mikrohohlkugeln aus Glas oder Kunststoff verwenden. Kunststoffkugeln haben außerdem den Vorteil, daß sie verbrennen und so die Detonationsgeschwindigkeit erhöhen. Diese Hohlkugeln speichern jedoch gegenüber anderen Sprengstoffen weniger Energie. Das kann unter schwierigen Bedingungen, zum Beispiel in hartem Gestein, zu Problemen führen.
Generell kann man sagen, daß sich die Zusammensetzung der Emulsionssprengstoffe im weiten Rahmen variieren lassen. Man kann sowohl fließfähige Substanzen für große Bohrlöcher, aber auch feste Stoffe, zum Beispiel für Patronen, zu produzieren.
Beim Bergbau (besonders Kohlebergbau) gibt es die sogenannten "Schlagenden Wetter" oder "Schlagwetter", die den Einsatz von herkömmlichen Sprengstoffen unmöglich machen. Diese Schlagwetter sind Explosionen von Methan-Luft-Gemischen. Schon ab einem Gehalt von 5 bis 10 Prozent Methan in der Luft, läßt sich diese Mischung durch einen einfachen Funken entzünden. Die daraufhin folgende Explosion wirbelt Kohlenstaub auf und bringt bringt auch diesen zur Detonation. Die dabei entstehende Stoßwelle breitet sich über das ganze Stollen-system aus. Ein weiteres Problem stellt jedoch die unvollständige Verbrennung von Kohlenstoff dar. Das dabei entstehende giftige Kohlenmonoxid (CO) kostete schon mehr Bergleuten das Leben, als die durch die Explosion entstandene Druckwelle.
Es mußten sogenannte Wettersprengstoffe entwickelt werden, die nur eine kurze Detonations- flamme aufweisen und dadurch die Zündung der Schlagwetter erschweren oder sogar ver -
hindern. Besonders sichere Wettersprengstoffe sind Stoffe, die inverse Salzpaare enthalten. Bei diesen Stoffen ist nicht das übliche, explosionsfähige Ammoniumnitrat und zum Beispiel Natriumchlorid enthalten, sondern das harmlose Ammoniumchlorid und Natriumnitrat. Bringt man jetzt das in sehr geringen Spuren vorhandene Glycerintrinitrat zur Detonation, bleibt dessen Energie im Bohrloch konzentriert. Diese Energie reicht aus, um kurzzeitig wieder Ammoniumnitrat und Natriumchlorid entstehen zu lassen. Das Ammoniumnitrat reagiert dann auf die bekannte Weise (e Glycerintrinitratfreie Sprengstoffe). Hat aber bereits eine Nachbarladung Gestein weggerissen, so daß der Wettersprengstoff im offenen Kontakt zum Methan-Luft-Gemisch steht, schleudert die Detonation des Glycerintrinitrats lediglich die Mischung der inversen Salzpaare weg und ein Schlagwetter wird somit vermieden.
TNT (2,4,6-Trinitrotoluol) ist wohl der bekannteste Sprengstoff. TNT wurde bereits vor dem 1. Weltkrieg produziert und ist auch heute noch der am meisten ver - wendete militärische Sprengstoff. Ein Grund dafür ist sicher, daß dieser Sprengstoff stoßunempfindlich ist, sich jedoch durch einen Inertialsprengstoff zünden läßt. Außerdem ist er ab einer Temperatur von circa 80° Cel -
sius leicht vergießbar und wird deshalb in Gußladungen verwendet. Seine Detonationsgeschwindigkeit liegt bei 6900 Meter pro Sekunde, seine Explo-
sionswärme bei 4520 Kilojoule pro Kilogramm. Hergestellt wird TNT durch Nitrierung von Toluol, einer angenehm aromatisch riechenden, farblosen, wasserklaren, feuergefährlichen Flüssigkeit, deren Dämpfe in hoher Dosis narkotisch wirken und zu Reizungen der Augen und der Atemwege führen. Weiters wird die Sprengwirkung von TNT als Vergleichswert für andere Sprengstoffe, aber auch für Kernwaffen verwendet (zum Beispiel eine 50 Megatonnen Bombe entspricht in ihrer Sprengkraft 50 Millionen Tonnen TNT).
Der gegen Schockbelastung sehr unempfindliche Sprengstoff hat eine höhere Leistung als TNT und wird in den USA seit den achtziger Jahren als Komponente für sehr unempfindliche Sprengladungen verwendet.
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O2N N CH2 | H2C C NO2 NO2 |
Ebenfalls ein Produkt, das auf der Suche nach einem leistungsstarken, aber wenig empfindlichen Explosivstoff entstanden ist. Die Herstellungskosten sind wegen der siebenstufigen Synthese sehr hoch.
Ein Explosivstoff, der in der Sowjetunion entwickelt und erst nach dem Ende des Kalten Krieges im Westen bekannt wurde. Er eignet sich besonders für rauchlose Raktentreibstoffe als Oxidationsmittel. Schwierigkeiten bereitet es, die Substanz rein zu erhalten.
RDX (Research Development Explosive) ist die englische Bezeichnung dieses Sprengstoffes, in deutschsprachigen Ländern wird er Hexogen genannt. RDX ist neben TNT der wichtigste Sprengstoff für militärischen Einsatz. Er wurde erstmals 1897 hergestellt, seine hervorragenden Sprengeigenschaften (Detonationsgeschwindigkeit von 8750 Meter pro Sekunde) erkannte man jedoch erst später. Er wurde bereits im 2. Weltkrieg als Plastiksprengstoff eingesetzt. RDX wird oft mit anderen Materialien verbunden. Dabei entstehen sogenannte Composites, das ist die amerikanische Bezeichnung für Sprengstoffe auf Basis von Hexogen mit diversen Zusätzen. Man kann dabei unterscheiden:
Composition A: Das ist eine Mischung aus RDX und einer kleinen Menge Wachs. Sie wird in panzerbrechender Munition verwendet.
Composition B: Eine Mischung aus RDX, TNT und Wachs. Sie ist empfindlicher als TNT und wird in Handgranaten, Projektilen für die Artillerie und Bomben verwendet.
Composition C: Das sind Mischungen aus RDX und Weichmachern, die dem Gemisch gesteigertes Formveränderungsvermögen, erhöhte Elastizität, verringerte Härte, aber auch gesteigertes Haftvermögen verleiht. Diese plastischen Sprengstoffe sind bei uns unter dem Namen Plastiksprengstoffe bekannt. Sie werden aber nicht nur zu kriminellen Zwecken verwendet, sonder auch bei Abrißarbeiten und als militärischer Sprengstoff.
Man kann die Sprengenergie von Hexogen durch den Zusatz von Aluminiumpulver steigern. Beispiele für solche Explosivstoffe sind HBX-1, Hexal oder Torpex.
HMX tritt als Nebenprodukt bei der Herstellung von Hexogen auf. Dieser Sprengstoff ist der derzeit leistungsstärkste (Detonationsgeschwindigkeit von 9100 Meter pro Sekunde), in technischen Mengen herstellbare militärische Explosivstoff. Er wird wie RDX für Anwendungen eingesetzt, in denen eine hohe Leistung den relativ hohen Preis rechtfertigt. Vor allem wird es zur Sprengung bei hohen Temperaturen und in speziellen Hohlladungen verwendet.
NTO wird wegen seiner Unempfindlichkeit und fast ähnlicher Leistung wie RDX seit wenigen Jahren in unempfindlichen Sprengladungen ein-
gesetzt.
CL20 ist ein Sprengstoff mit sehr komplizierter Molekülstruktur, die in verschiedenen Modifikationen auftritt. Er wurde erst in den letzten Jahren in den USA entwickelt und zeichnet sich durch die sehr hohe Detonationsgeschwindigkeit von 9400 Metern pro Sekunde aus. Falls sich der derzeit hohe Herstellungspreis vermindern läßt, könnte der Sprengstoff nicht nur militärisch sondern auch technisch genutzt werden.
Die hier erwähnten Sprengstoffe stellen eine nur sehr geringe Auswahl von den heute verfüg -
baren Explosivstoffen dar.
Ohne sichere und zuverlässige Zünder wäre die Sprengtechnik nicht denkbar. Bei allen Spreng - verfahren werden die einzelnen Ladungen aber nie gleichzeitig gezündet, sondern mit geringer Verzögerung (e Elektrische Zünder/Verzögerungszünder). Dadurch wird zum Beispiel eine Wand wie mittels Reißverschluß geöffnet. Außerdem hat diese Technik noch einen Vorteil: die Erschütterungen werden minimiert. Es gibt verschiedene Zünder, von denen manche heute gar nicht mehr verwendet werden:
Lunte: Sie ist eine der ältesten Zündmittel, mit deren Hilfe Pulver- und Sprengsätze gezündet wurden. Sie besteht aus einer glimmfähigen Hanfschnur, die in Salpeter getränkt und danach mit Blei(II)-acetat gebeizt wird.
Stoppine: So werden Zünder von pyrotechnischen Produkten genannt, die einfach aus einer in Schwarzpulverbrei getränkten Baumwollschnur besteht.
Zündschnüre: Sie bestehen aus 5 bis 6 Millimeter starken Gewebeschläuchen, in denen sich Schwarzpulver, hier Zündpulver genannt, befindet. Um diese Zündschnüre haltbar zu machen, imprägniert man sie mit Leim oder - gegen Feuchtigkeit - mit Teer oder überzieht sie mit einer Kunststoffschicht, um sie wasserbeständig zu machen.
Sprengschnüre: Sie sind ähnlich aufgebaut wie Zündschnüre, nur enthalten sie statt dem Schwarzpulver einen Sprengstoff, wie zum Beispiel Pentaerythrittetranitrat, der die Deto -
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CH2 O NO2 O2N O CH2 C CH2 O NO2 CH2 O NO2 Pentaerythrittetranitrat, PETN |
nation einer Sprengkapsel auf ver - schiedene Sprengladungen mit einer Geschwindigkeit von 7000 Metern pro Sekunde übertragen soll.
Elektrische Zünder: Diese Zünder sind in der heutigen Zeit unerlässlich geworden, da man mit ihnen den Zeitpunkt einer Explosion exakt festlegen und so auch zeitlich versetzte Sprengungen genau vornehmen kann. Man unterscheidet zwischen zwei Zündern, Momentzündern und Zeitzündern.
Momentzünder: Durch einen Stromimpuls wird ein Glühdraht aufgeheizt, der wiederum eine ihn umgebende pyrotechnische Mischung entzündet (Anzündpille). Durch diese Stich- flamme wird ein Inertialsprengstoff (Primärladung; sehr empfindlicher Sprengstoff) ge - zündet. Dieser detoniert und zündet durch die dabei entstehende Stoßwelle den eigentlichen Sprengstoff (Sekundärladung; zum Beispiel TNT, RDX, ) und bringt diesen zur Detonation.
Zeitzünder: Diese funktionieren auf die gleiche Weise wie ein Momentzünder, die Anzündpille zündet jedoch nicht die Primärladung, sondern einen pyrotechnischen Ver -
zögerungssatzt, dessen Abbrandgeschwindigkeit man über Zusammensetzung, Länge und
Dichte einstellen kann. Erst dieser Satz entzündet die Primärladung.
Chemische Zünder: Sie werden auch Säurezünder genannt. Hier sind reaktionsfähige Sub - stanzen, wie zum Beispiel Schwefelsäure und eine Mischung von Kaliumchlorat mit orga - nischen Stoffen, in verschiedenen Ampullen untergebracht. Nach zerbrechen der Ampulle durch Schlag oder Stoß vereinigen sich die Inhalte unter Wärmeentwicklung und initiiern so die Explosion. Solche Zünder werden zum Beispiel in Geschossen und Minen verwendet.
Auch in der Pyrotechnik (abgeleitet vom griechischen Wort pyr=Feuer) werden ebenfalls Explosivstoffe verwendet. In diesem Bereich in sehr geringen Mengen. Der hauptsächlich verwendete Explosivstoff ist sicherlich das Schwarzpulver (e Schwarzpulver). Pyrotech -
nische Artikel sind, im Gegensatz zu Sprengstoffen, jedermann zugänglich, obwohl es für bestimmte Stoffe Altersbegrenzungen gibt. Grundsätzlich bestehen pyrotechnische Erzeug - nisse wie Explosivstoffe aus Oxidationsmitteln (Nitrate, Chlorate, Perchlorate, Peroxide), Brennstoffen (Holzkohle, Schwefel, Aluminium, Magnesium, ) und anderen Stoffen, zum Beispiel zur Flammenfärbung. Schwarzpulver wird einerseits in Treibsätzen, andererseits in Knallkörpern verwendet:
Treibsätze: Besonders bei Raketen wird als Treibmittel fast ausschließlich Schwarzpulver verwendet, dem manchmal auch funkengebende Stoffe, wie zum Beispiel gekörnte Holz -kohle oder Metallspäne, zugegeben werden. Die Steighöhe bei Kleinfeuerwerks-Raketen beträgt circa 100 Meter, bei Großfeuerwerks-Raketen 200 Meter. Besonders wirkungsvoll sind Mehrstufenraketen, die mittel Verzögerunssätzen gezündet werden.
Knallkörper: Viele Knallkörper enthalten ebenfalls Schwarzpulver. Meistens bestehen sie jedoch aus Bariumnitrat, Schwefel, Aluminium und anderen Stoffen. Knallerbsen bestehen zum Beispiel aus Silberfulminat in Friktionsmitel.
Pyrotechnische Erzeugnisse werden meistens mit Stoppinen und Zündschnüren (eZündung von Explosivstoffen) gezündet. Zur Flammenfärbung werden folgende Stoffe, meistens Salze, verwendet: Strontiumnitrat färbt rot, Kupfersalze färben hellblau, Bariumnitrat färbt grün und Natriumsalze färben gelb.
Explosivstoffe sind nicht nur Stoffe, die etwas zerstören, sondern sie haben uns das Leben viel leichter gemacht. Während zum Beispiel Kaiser Nero der Bau des Kanals von Korinth auch mit 1000 Sklaven nicht gelang, schaffte man das Projekt mit Dynamit und Sprenggelatine innerhalb von zwei Jahren. Auch der Abbau von Rohstoffen wurde durch die Sprengstoffe erleichtert.
Doch Explosivstoffe werden nicht nur für industrielle oder technische Zwecke verwendet. Sie werden bei Feuerwerken, aber auch beim Film eingesetzt. Man bedenke nur, daß Filme wie zum Beispiel "Independence Day", ohne Special Effects, von denen viele durch Explosiv-stoffe erzeugt werden, nie so erfolgreich wären.
Folgende Quellen wurden für diesen Text verwendet:
Spektrum der Wissenschaft; Ausgabe August 1996; Seite 92 bis 102.
The Academic American Encyclopedia (Electronic Version), copyright © 1992 Grolier, Inc., Danbury, CT.
CD Römpp Chemie Lexikon - Version 1.0, Stuttgard/New York: Georg Thieme Verlag 1995.
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