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Chlorfreie pyrotechnische rote Signalllichtsätze

17.08.2015

Feuerwerk und Signallichter erhalten ihr brillantes Rot durch Strontiumsalze, darunter auch Chloride. Bei der Suche nach chlorfreien Formulierungen für rote Leuchtsätze konnte jetzt die alte Regel außer Kraft gesetzt werden, dass die Flamme für ein intensives Rot unbedingt Chlor enthalten muss. Wie sich dadurch die Bildung von krebserzeugenden Substanzen vermeiden lässt, haben Wissenschaftler untersucht und in der Zeitschrift Angewandte Chemie beschrieben.

Niemand möchte die karminrote Farbe in Feuerwerken missen, und ein leuchtendes Rot wird ebenfalls in zivilen und militärischen Notsignallichtern benötigt. Verantwortlich für das intensive Rot in der Flamme ist unter anderem gasförmiges reduziertes Strontiumchlorid, weshalb der Formulierung stets eine Chlorverbindung zugesetzt wird.


Rote Feuerwerkskörper ohne krebserregende Inhaltsstoffe: Strontiummonohydroxid und Strontiumhydrid machen es möglich.

(c) Wiley-VCH

Allerdings bilden die dafür üblichen chlororganischen Verbindungen wie PVC bei der Verbrennung stark krebserzeugende Stoffe. Dies veranlasste die Explosivstoffforscher Jesse Sabatini und Ernst-Christian Koch nach Ersatzstoffen für diese Sätze zu suchen.

"Die gängigen Formulierungen enthalten einen metallischen Brennstoff wie Magnesium, Strontiumnitrat als Oxidationsmittel, eine chlororganische Verbindung wie PVC, ein organisches Bindemittel und gelegentlich Zusatzstoffe auf Chlorbasis", schreiben die Autoren. Lässt man jedoch die chlororganischen Verbindungen einfach weg, entsteht zu viel gasförmiges und kondensiertes Strontiumoxid in der Flamme, welches in Summe zu einem verwaschenen orangefarbenen Licht führt.

Als zuträglich erwies es sich hingegen, anstelle von Magnesium eine zusätzliche stickstofforganische Verbindung (5-AT) zu verwenden, die man als gaserzeugende Komponente aus dem Auto-Airbag kennt. Eine solche Formulierung liefert das richtige Rot, schreiben Koch und Kollegen. Ein ähnliches Ergebnis mit sogar noch intensiverer dominanter Wellenlänge im Emissionsspektrum brachte der Austausch von 5-AT durch Hexamethylentetramin.

Obwohl dem Emissionsspektrum nun die typischen Banden von Strontiummonochlorid fehlten, reichten die die starken Wellenlängen von Strontiummonohydroxid und Strontiumhydrid völlig aus, um der Flamme eine intensive tiefrote Farbe zu geben. Entsprechend schlussfolgern die Autoren: "Diese Studie hat gezeigt, dass sowohl eine hohe Intensität als auch eine stark gesättigte rote Flamme möglich sind, die nur durch SrOH und gleichzeitig SrH gebildet werden".

Maßgeblich für den Erfolg war, dass man die Bildung des orange glühenden, kondensierten Strontiumoxids weitgehend unterdrücken konnte. Dafür reichte die Zugabe der explosiven Stickstoffverbindungen. Glücklicherweise lässt sich eine derartige Feuerwerks- und Signalfeuerformulierung wohl genauso sicher handhaben wie die bisher üblichen. Nur, dass sie keine krebserzeugenden Verbindungen mehr freisetzt.

Angewandte Chemie: Presseinfo 33/2015

Autor: Ernst-Christian Koch, Lutradyn Energetic Materials Science & Technology (Germany), mailto:e-c.koch@lutradyn.com

Permalink to the original article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201505829

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

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