Darmowa dostawa od 400,00 zł
Zapisz na liście zakupowej
Stwórz nową listę zakupową

Tajemnice Składników Kolorowych Dymów Pirotechnicznych

2024-01-04
Tajemnice Składników Kolorowych Dymów Pirotechnicznych

Barwne dymy, które wchodzą w skład świec dymnych, granatów dymnych, kulek dymnych oraz dymnych single shot'ów.  Stanowiące unikalny element pirotechniki, to efekt spalania, podczas którego powstaje aerozol zawierający mikroskopijne krople wody. W tych kroplach rozproszone są hydrofobowe cząsteczki barwnika organicznego, głównie osadzone na ich powierzchni. Formuły tych dymów składają się z barwnika zdolnego do sublimacji w ilości od 40% do 50% wagi oraz tzw. kompozycji podgrzewającej. Składnik odpowiedzialny za podgrzewanie to mieszanka chlorku potasu (KClO₃) oraz laktozy jednowodnej.

 

1.Doskonalenie Temperatury Spalania: Mieszanki Barwnikowe z Laktozą jako Element Balansujący

Spalanie tej zrównoważonej mieszanki (gdzie laktoza stanowi 26% wagowo) generuje ekstremalne temperatury dochodzące nawet do T ~ 2000 °C, co mogłoby prowadzić do spalenia każdego związku organicznego w bezpośrednim otoczeniu. Dlatego mieszanki podgrzewające zawierają znaczny nadmiar paliwa, aby obniżyć przewidywaną temperaturę spalania do około 900 °C. Mimo że te same materiały wciąż palą się zbyt gorąco, to gdy są one wymieszane z barwnikiem w proporcji 1:1, uzyskuje się temperatury spalania w zakresie 300-500 °C, zależnie od konkretnego barwnika i całkowitej stechiometrii. Te formuły często są dodatkowo modyfikowane przez dodanie do 20% wagowo endotermicznych składników (takich jak szczawian amonu, kaolin, węglan magnezu i wodorowęglan sodu), aby pochłonąć ciepło, dodatkowo uwalniając gazy i parę wodną, co zwiększa ogólną efektywność.

Laktoza jednowodna, o wzorze C₁₂H₂₂O₁₁ H₂O, pełni rolę paliwa o dużej ujemnej entalpii tworzenia (ΔH = -2723 kJ mol−1). Stechiometryczna reakcja laktozy z KClO₃ wymaga 8 mol KClO₃ na mol laktozy jednowodnej:

C₁₂H₂₂O₁₁ H₂O + 8KCIO₃ → 12 CO₂ + 12 H₂O(g) + 8 KCl(g) + 3421 kJmol −1

 

2. Wymagania dotyczące barwników dymów obejmują:

  • Stabilność w zakresie temperatury co najmniej 300 °C, przeciwdziałanie rozkładowi i utlenianiu. Barwniki nie powinny zawierać grup o bogatym w tlenie charakterze, takich jak grupy peroksydowe, nitrowe czy sulfonowe, lecz raczej grupy aminowe i/lub hydroksylowe.
  • Punkt wrzenia lub sublimacji między T = 100-300 °C oraz niskie ciepło utajone (ciepło topnienia i ciepło parowania). Wiązania wodorowe między cząsteczkami lub wiązania jonowe nie są pożądane. Masa cząsteczkowa paliwa powinna być poniżej m, = 400 g mol−1.
  • Bezpieczeństwo dla zdrowia zawodowego w działaniach krótko i długo falowych, oraz dla środowiska.

Te kryteria powinny zadowolić zwolenników dymów i pokazów fajerwerków na różnych uroczystościach. Produkty Przeznaczone do sprzedaży są bezpieczne i mogą być używane przez osoby nie będące profesjonalistami ale należy pamiętać o przestrzeganiu zasad bezpieczeństwa jakie opisuje producent.

 

3. Przykładowe barwniki dostępne na rynku:

W tabeli przedstawiono hurtowe nazwy barwników ich barwę oraz nazwę chemiczną.

Nazwa handlowa Kolor Nazwa Chemiczna
Disperse Red 11  fioletowy 1,4-Diamino-2-metoksy-antrachinon
Fettorange  pomarańczowy 1-Hydroksy-1-fenyloazonaftalen
Fettrot G  czerwony 1-(2-Metoksyfenyloazo)-2-naftol
Solvent Yellow 33 żółty 6-Metylo-2-ftalochinolin
Sico Fettgrün zielony 1,4-Dip-p-toluidino-antrachinon
Disperse Blue 3  niebieski 1-Metyloamino-4-hydroksyetylantrachinon

 

W tabeli przedstawiamy dwa przykładowe składy dymów kolorowych: Typowe składy dymów, gdzie pierwsza wartość reprezentuje pomarańczowy, a druga - fioletowy, wyrażone w procentach w stosunku do wagi.

Rodzaj dymu  pomarańczowy (wg.-%) fioletowy (wg.-%)
Chlorek potasu 25 23.5
Sacharoza 25 -
Fettorange 48 -
Disperse Red - 38.0
Kwas tereftalowy 7.6 -
Wodorowęglan sodu  5.1 -
Węglan magnezu 10.2 -
Kaolin  2 -
Poliwinylowy alkohol  2 -

 

4.Zastosowania Kolorowych Dymów w Różnych Obszarach

Kolorowe dymy, choć pierwotnie skojarzone z efektami pirotechnicznymi i pokazami fajerwerków, znalazły zastosowanie w różnych dziedzinach, zaskakując swoją wszechstronnością i praktycznością. Branża rozrywkowa i widowiskowa wykorzystuje je nie tylko do pokazów pirotechnicznych, ale także jako dynamiczny element różnorodnych wydarzeń, takich jak imprezy specjalne, koncerty czy uroczystości publiczne.

W obszarze treningu taktycznego i militarnego świece dymne lub granaty dymne są używane do symulacji sytuacji bojowych, umożliwiając realistyczne i skuteczne szkolenie. Stanowią również integralną część ćwiczeń lotniczych, gdzie oznaczają trasy lotów podczas treningów i pokazów lotniczych.

Na morzu, świece dymne mają zastosowanie jako sygnały ratunkowe, tworząc widoczne znaki dla innych jednostek w przypadku zagrożenia lub potrzeby pomocy. W szkoleniach strażackich, kolorowe dymy są wykorzystywane do symulacji pożarów, tworząc realistyczne warunki dla strażaków.

W edukacji i nauce, kolorowe dymy mogą być stosowane w eksperymentach chemicznych, aby zilustrować reakcje chemiczne w atrakcyjny sposób, przyciągając uwagę uczniów i studentów. Fotografowie artystyczni korzystają z kolorowych dymów, aby stworzyć niezwykłe i abstrakcyjne efekty w czasie rzeczywistym, dodając dramatyzmu i ekspresji do swoich kompozycji.

W imprezach sportowych, świece dymne są często stosowane przez kibiców do tworzenia widowiskowych efektów podczas ważnych meczów i imprez, nadając atmosferze unikalny charakter. W ten sposób, kolorowe dymy, początkowo związane z estetyką i widowiskowością, znalazły zastosowanie w licznych dziedzinach, gdzie ich wyraziste barwy pełnią funkcję zarówno praktyczną, jak i artystyczną.

 

5. Bezpieczniejsze alternatywy dla niektórych związków zawartych w dymach.

Kolorowe dymy są obecnie badane pod wieloma kątami, badacze  koncentrują się na wyeliminowaniu kontrowersyjnych barwników i chlorku potasu. Pojawia się podejrzenie, że KClO₃ odgrywa rolę źródła chloru w określonych warunkach spalania.

Z tego powodu rozważa się ponowne tworzenie związków polichlorowanych bifenyli (PCB), dibenzo-dioksyn (PCDD) i dibenzofuranów (PCDF). Najnowsze badania, takie jak te przeprowadzone przez Springer i innych na materiale fioletowym (wspomniane powyżej), potwierdzają, że podczas spalania kompozycji powstaje 100 pg TEQ g-1 (gdzie TEQ oznacza toksyczny ekwiwalent wszystkich kongenerów PCDD i PCDF). Aby ocenić tę ilość w kontekście dostępnych danych, dzienne spożycie przez dorosłego człowieka wszystkich kongenerów PCDD i PCDF poprzez regularne spożywanie, nie powodujące żadnych szkodliwych skutków zdrowotnych, wynosi od 30 do 120 pg TEQ. Zarówno badania Reeda (1982), jak i bardziej aktualne badania Klapötkego z 2020 roku, potwierdzają potencjał związków o wysokiej zawartości azotu do zastąpienia KClO3/laktozy w formułach dymów kolorowych. To podejście minimalizuje ryzyko powstawania polichlorowanych bifenyli (PCB), dibenzo-dioksyn (PCDD) i dibenzofuranów (PCDF).

 

 

 

Źródło: Ernst-Christian Koch, "High Explosives, Propellants, Pyrotechnics", wydawca: De Gruyter, 2021

Polecane

Zaufane Opinie IdoSell
4.84 / 5.00 1449 opinii
Zaufane Opinie IdoSell
2024-02-19
Wszystko super i zgodne z zamówieniem, wysyłka ekspresowa
2024-02-18
Super obsługa,szybka wysyłka
pixel