Chlorfreie pyrotechnische rote Signalllichtsätze

Rote Feuerwerkskörper ohne krebserregende Inhaltsstoffe: Strontiummonohydroxid und Strontiumhydrid machen es möglich. (c) Wiley-VCH

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.

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

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