Искристые составы

Нижеследующий текст является исторической справкой по истории пиротехнической химии. Это не практические рекомендации, поскольку описанные методы и рецепты существенно устарели (они относятся к 19 веку) а также потому, что работа с пиротехническими смесями и приспособленями - удел профессионалов-химиков. Если вы любите фейерверки, мы рекомендуем ограничиться покупкой и запуском бытовых салютных батарей, петард, фонтанов и т.д.!

В противоположность к пламенным составам, искристые отличаются более или менее активным характером: во-первых, горение активируется лишь настолько, чтобы получить возможно яркое и красиво окрашенное пламя; в искристых составах задача сложнее: в них содержатся придаточные вещества, которые, сгорая при известной температуре, образуют блестящие - белые или цветные - искры; придаточные вещества эти требуется не только накалить до желаемой степени, но и выбросить наружу с большей или меньшей силой. Достигается это тем, что за основание принимают чаще всего активную смесь - пороховую мякоть и пыль или селитряную серу - и прибавляют к основанию какой- нибудь искристый придаток: крупный уголь, толчёный фарфор, марганец, песок, глёт, корьё, стекло, селитру, опилки цинка, чугуна, железа, стали, антимония, мишуры (лионской нити) и т.д.; состав, таким образом заготовленный, набивают в патроны, при горении из патрона вылетает столп или сноп разноцветных - в зависимости от придатка - искр.

Если поставить патрон вертикально, то образуется фонтан; если несколько штук поместить отлого или горизонтально, то получится каскада; если зарядить ими летучий объект (швермер или ракету), то протянется длинный хвост; если патроны, заряженные сильноактивными искристыми составами, приделать к граням движущейся фигуры (колеса, солнца и т.д.), то получится сложный искристый след. Ввиду этого искристые составы подразделяются - в зависимости от степени активности - на форсовые (Treibsatz), достаточно сильные, чтобы сообщить объекту движение! и на фонтанные (Regensatz), от которых требуется только выбрасывание огня.

Кроме того, выбрасывание может быть либо постоянным, непрерывным, либо перемежающимся; в первом случае употребляются ординарные составы (Spruhsatz), образующие общую массу; для перемежающихся огней служат двойные составы (intermittirende Satze), горючая основа которых делится на две части: к одной половине примешивается искристый придаток, другая остаётся без придатка. Заряжают патрон последовательным порядком: за калибром чистой основы следует калибр искристой и т.д., так что огонь то горит спокойно, то выбрасывает искры.

Наконец, искристый состав может быть простым (einfacher Funkensatz) или двойным {doppelter Funkensatz): в первом случае состав выбрасывает только цветные искры, во втором - образует у отверстия гильзы цветное пламя, из которого вылетают цветные же искры. Именно двойные составы, а не какие-либо иные, принято называть бриллиантовыми (Brillantsatze).

Займёмся сначала условиями, необходимыми для получения цветных искр.

Искристость обусловливается тем, что частицы придаточного вещества раскаливаются вследствие влияния температуры, развиваемой горящими газами, и под влиянием кислорода, выделяемого в патроне.

Если температура достигает точки белого каления, т.е. той степени, жары, при которой подлежащий металл начинает переходить из твёрдого состояния в жидкое или газообразное, то металлические частицы, будучи на воздухе, не только останутся раскалёнными, но и сгорят там дотла. Если же температура недостаточно высока, то частицы, вылетев в раскалённом виде, быстро охладятся и погаснут на воздухе, дав за всё время полёта лишь слабые, бледные искры.

Температура, развиваемая в патроне, зависит больше всего от ингредиентов основания, которыми мы займёмся несколько дальше; но отчасти зависит она и от механических условий заряда: чем уже шейка патрона, чем плотнее она затянута, тем выше температура горения, а следовательно, тем шире, ярче и красивее пламя. Обусловливается это тем, что при узкой, достаточно натянутой шейке патрона получается наибольшее напряжение газов, следовательно, и наибольшая степень их активности; последняя выражается сильным размётыванием искр во все стороны, вследствие чего раскаленные частицы, достаточно оживляемые кислородом атмосферы, до конца остаются в состоянии белого каления. Если же отверстие патрона слишком широко, то напряжения газов не хватит на то, чтобы разметать горящие искры: они останутся скученными и за недостатком живительного притока кислорода истлеют, образуя длинный густой луч, очень небогатый искрами. Действие кислорода в данном случае сообразно оживлению пылающего угля, если на него подуть (каминными или кузнечными мехами) или если, держа его, в щипцах, описывать в воздухе быстрые круги. Относительно охлаждения раскалённых частиц на воздухе заметим, что при наличии активного состава и достаточно высокой температуры в патроне металл сгорит до конца; для пассивных же составов, как, например, для лейхткугелей, приходится - как уже замечено - усиливать горючесть прибавкой соответствующих ингредиентов.

Второе механическое условие силы горения - плотность набивки: чем плотнее эти составы набиты, тем слабее они горят.

Третье условие - величина крупинок, образующих искры: чем эти крупинки мельче, тем они сгорают быстрее, но и слабее; мелкие крупинки дают густой, нежный, широкий, невысокий и непродолжительней дождь искр; крупные - разлетаются выше, горят дольше и в результате дают более длинный, продолжительный и сильный луч.

Относительно кислорода заметим следующее: при недостаточном его количестве действие горения неполно, но при избытке кислорода - результат чуть ли не ещё хуже: искристый придаток непосредственно переходит в газообразное состояние. Следовательно, при слишком большой дозе окислителей из патрона появится не искристый столп, а более или менее чистый пламенный луч, т.к. весь состав со всеми ингредиентами сгорает уже в самом патроне. Почти то же произойдёт и в том случае, если металл покрыт ржавчиной, т.е. частью уже окислился: ржавый металл даёт плохие искры, а в бриллиантовых составах - совершенно утрачивает искристость. Кроме того, ржавение развивает известную долю тепла, которой, при опилках, иногда достаточно для самовоспламенения взрывчатых и легкогорючих препаратов. Ввиду этого составы, содержащие селитру в сочетании с металлическими опилками, хранить долго невозможно: селитра окисляет металл неимоверно быстро, так что если даже и не опасаться взрыва, то можно смело рассчитывать на полное фиаско.

Чаще всего употребима для простых искристых составов смесь из пороховой мякоти и крупного угля, именно в пределах следующих пропорций:

№I требует самого сильного пороха, иначе наибольшая часть угля не сгорит вовсе, а останется в патроне и заглушит огонь. №II и III дают слабый, но очень красивый искристый огонь для неподвижных фигур (например, для брандеров). №IV принадлежит уже к полуактивным составам, а потому употребляется для средних колёс, но пригоден и для неподвижного солнца. №VI развивает наибольшую силу и горит крайне быстро, поэтому служит для самых сильных движений, но им оканчивается максимальная активность искристых составов: если ещё прибавить пороха и уменьшить долю угля, то, пропорционально с усилением активности, получится уменьшение числа искр.

Вместо пороховой мякоти можно употребить и смесь селитры, серы и крупного угля, причём последний исполняет двоякую роль: образует ингредиент горючей основы и в то же время является производителем искр. Активность состава зависит и здесь, конечно, от доли угля:

№VII является крайним пределом: если прибавить ещё хоть полдоли угля (1-1/2 вместо 1), то состав теряет всякую горючесть.

Крупный уголь, употребляемый для всех этих составов, делается искусственно следующим образом. Уголь твёрдого дерева, как можно лучше прожжённый, распыляется в мельчительном барабане; угольную пыль смачивают раствором из 100 частей воды, 10 частей селитры и 5 частей камеди, хорошенько растирают в мраморной ступке или на мраморном столе и образуют густое, пластичное тесто. Тесто это помещают в жестяное решето (Durchschlag), отверстия которого должны пропускать конопляное семя; масса должна быть настолько жидкой, чтобы проходить сквозь дырки под давлением дощечки, прижимаемой рукой. Эшенбахер пользуется для той же цели деревянным кружком, к которому сверху приделан свинцовый груз, движением решета вращаемый так, чтобы кружок катился по внутренней окружности решета. Под давлением из решета вытекают нити теста - «червячки» - в виде чёрного макарона; червячки эти вследствие сильного движения решета обрываются и падают небольшими комочками на бумажную подстилку; их высушивают, а затем пропускают через два сита: одно - покрупнее, другое - помельче. Величина отверстий первого сита должна соответствовать желаемому калибру зёрен,поэтому пригодны лишь те зёрна, которые, пройдя через крупное сито; останутся на мелком; все остальные перерабатываются снова, т.е. смешиваются со свежей пылью, вторично смачиваются, растираются, формуются, сушатся и отсеваются. Лоден советует ещё следующий приём: комочки, отрывающиеся от дуршлага, падают в коробку, которую помощник держит под решетом и постоянно перетряхивает; если зёрна всё ещё слипаются, то их слегка припудривают той же угольной пылью. Таким путём получаются ровные, крупные угольные зёрна (geformte Kohlen-Korner), которые - вследствие плотности и однородности массы и благодаря примеси селитры - отличаются воспламеняемостью и дают крупные, яркие искры.

Если для получения искр употреблять не уголь, а другое вещество, то всё ещё можно пользоваться углём в качестве горючего основания, но тогда уже, конечно, уголь должен быть измельчён до состояния пыли, т.к. он в данном случае должен гореть энергичнее и скорее. Такого рода состав, дающий слабый, но очень красивый мелкоискристый белый огонь, делается из: угольной пыли - 1, азотнокислого свинца - 8.

В смеси с селитрой угольная пыль становится значительно активнее, но при горения образует шлак, способный засорить узкую шейку; поэтому употребляется только для крупнокалиберных патронов, не меньше 15 мл. Например:

С пороховой мякотью можно получить целый ряд красивых, яркоблестящих, искристых огней, особенно при помощи углекислого железа. Тут требуется тщательная дозировка металлических придатков, т.к. для их накаливания необходима известная температура, норма которой тотчас же падает, как только усилить дозу красящего вещества; если же усилить основание, прибавив селитры и серы, то и искры уменьшатся:

В №IV селитра служит искристым придатком. В №Vl фарфор должен быть измельчён до состояния пыли, иначе вместо искристого получится пламенный огонь. №III, IV и V дают шлак.

Подобные результаты достижимы и посредством иных придатков к мякоти: чугунных опилок, мишуры или лионских нитей (Lyoner Faden, золочёной или высеребренной медной проволоки) и т.д.

Если к мякоти прибавить как основание селитры (одной или с серой), то пригодным для получения цветных искр оказывается почти исключительно углекислое железо - чугун и сталь:

На практике руководствуются, по большей части, соединением пороховой мякоти с пороховой пылью, т.к. при подобных условиях дозировка активности совершенно во власти лаборанта. Примером могут служить следующие рецепты, в которых сера, селитра и уголь употребляются в мелком порошке, а металлы - в виде мелких зёрен:

Железные и стальные опилки необходимо просевать; если же требуется раскалить более крупные кусочки стали, то нужно обязательно поднять температуру; тогда прибавляют к составу №I около 10-15% сернистой бертолетки, состоящей из 3 долей бертолетовой соли и 1 доли серы.

В №I можно заменить цинк металлической сурьмой, причём цинк даёт голубовато-белые искры, а антимоний - чисто-белые. Зёрна металла должны быть приблизительно величиной с зёрна охотничьего пороха.

№3 дает превосходные ярко-красные искры, но при условии, чтобы опилки были абсолютно чисты; ржавый материал (а ещё хуже - окалина) даёт слабые искры.

Просеянные медные опилки дают чудные тёмно-изумрудные искры; латунь (Messing, сплав меди с цинком) - более светлые, ярко-зелёные. За неимением латуни можно применить смесь цинковых и медных опилок: белый колер цинка, сливаясь с темно-зеленым огнём меди, создаёт более светлый колер огня. Но мешать опилки нужно очень тщательно, иначе выйдет ни два ни полтора.

Наконец, упомяну ещё об одном простом искристом составе, образующемся при смеси равных по весу частей бертолетовой соли с синильным кали (Blutlaugensalz, Kalium-Eisen-Cyanur - железисто-синеродистый калий, соль кровяного щёлока).

Обычный основной состав, хлорно-калиевая сера, для искристых огней непригоден, т.к. не развивает достаточно высокой температуры.