Bezdymový pušný prach
**Pušný prach** (správne *čierny strelný prach, čierny prach*) je viaczložková výbušná zmes so širokým použitím v pyrotechnike na trhacie práce a výrobu zábavnej pyrotechniky, delobuchov alebo zápalníc.

**Bezdymný strelný prach** je založený na nitrocelulóze a používa sa pri výrobe nábojov do strelných zbraní.

Zloženie
--------

Súčasti pôvodnej receptúry na čierny pušný prach sú

* draselný liadok – t. j. dusičnan draselný (KNO3)
* drevné uhlie – t. j. uhlík
* síra

Zloženie čierneho strelného prachu je premenlivé, mení sa podľa účelu prachu – iné zloženie má prach pre lovecké zbrane, iné pre vojenské zbrane, iné pre delá a zasa iné pre trhacie práce či pre časovacie účely, tiež v rôznych krajinách sa používalo rôzne zloženie čierneho prachu.  

Okrem klasického čierneho strelného prachu sa ako strelivina používali aj iné podobné zmesi: 

* prach bez síry – obsahuje 80 % KNO3 a 20 % drevného uhlia
* amonný alebo „amidový" prach – obsahuje 35 – 38 % NH4NO3, 40 – 45 % KNO3 a 14 – 22 % drevného uhlia. Tento druh prachu sa pomerne ťažko zapaľuje a za 1. svetovej vojny sa používal spoločne s nitrocelulózovým prachom
* pikrátový prach – obsahuje 40 – 45% pikrátu amónneho a 55 – 60% KNO3
* biely prach ("raschit")- obsahuje 65 – 70% NaNo3 a 30 – 35% kresolsulfonátu sodného

Neskôr vynájdený **bezdymný strelný prach** obsahuje ako hlavnú zložku nitrocelulózu čiže strelnú bavlnu želatinovanú nitroglycerínom alebo inými nitroglykolmi.

História
--------

Čierny pušný prach je najstaršou známou výbušninou na svete. Vynašli ho v období siedmeho až 9. storočia v Číne. Najskôr sa využíval na pohon rakiet, náplň granátov a dokonca aj bambusovej pušky.

V 13. storočí prenikol pušný prach do Európy. Už v 14. storočí tu existovala prosperujúca výroba strelných zbraní. Vo veľkom ich začali používať v 15. storočí husiti. Husitská terminológia raných strelných zbraní tak prenikla do mnohých svetových jazykov. Dnes je už takmer zabudnutý výraz arkebúza (ľahší variant muškety) vzniknutý prešmyčkami z českej hákovnice. Stále je však živý výraz *pištoľ* (angl. pistol), ktorý vznikol z českého slova *píšťala* (najľahší variant ručných strelných zbraní), alebo anglické howitzer (nem. Haublitze) z pôvodnej českej húfnice.

V roku 1887 si Alfred Nobel nechal patentovať bezdymný strelný prach pod názvom *ballistit* a jeho ďalším zdokonalením vznikol dnes najpoužívanejší kordit. Hlavnou zložkou je strelná bavlna kombinovaná s nitroglycerínom a inými nitroglykolmi. Tento nový prach sa vďaka svojím lepším vlastnostiam dnes používa v prakticky všetkých strelných zbraniach.

Zloženie a vlastnosti
---------------------

Typické zloženie ***čierneho strelného prachu*** je: 75 % KNO3, 10 % síry a 15 % drevného uhlia. V praxi sa pušný prach vyrába pre trhacie práce s nižším obsahom KNO3 v rozmedzí 60 – 70 % a pre vojenské využitie s obsahom KNO3 74 – 75 %.

* Nemecko: 73,9 % NaNO3 (dusičnan sodný), 11,5 % síra, 14,6 % drevné uhlie
* Francúzsko: 75 % KNO3, 10 % síra, 15 % drevné uhlie
* USA: 75 % KNO3, 12,5 % síra, 12,5 % drevné uhlie

Urbansky uvádza tieto zloženia prachu:

* Delostrelecký: 73 % KNO3, 12,5 % síra, 12,5 % drevné uhlie, zrná priemeru 7 – 21 mm
* Lovecký: 78 % KNO3, 10 % síra, 12 % drevné uhlie, zrná 0,1 – 1 mm
* Normálny: 75 % KNO3, 10 % síra, 15 % drevné uhlie
* Zlepšený delostrelecký: 78 % KNO3, 3 % síra, 19 % drevné uhlie, lisovaný prizmatický
* časovací: 75 % KNO3, 10 – 12% síra, 13 – 15 % drevné uhlie
* Francúzsky trhací „Poudre forte" (rýchly): 75 % KNO3, 10 % síra, 15 % drevné uhlie
* Francúzsky trhací „Poudre lente" (pomalý): 40 % KNO3, 30 % síra, 30 % drevné uhlie

Výbušninárske vlastnosti čierneho strelného prachu majú veľký rozptyl, čo vyplýva z premenlivého zloženia rôznych druhov prachu i z rôznych spôsobov spracovania.

Výroba
------

Priemyselne vyrábaný čierny strelný prach sa vyznačuje vysokou homogenitou zmesi s presným pomerom zložiek a presne definovanou veľkosťou jednotlivých častíc. Presný postup je pochopiteľne predmetom chráneného „know-how" jednotlivých výrobcov.

Výroba čierneho strelného prachu začína prípravou surovín: 

* Dusičnan draselný (draselný liadok) má byť čistý, s obsahom najmenej 99 % KNO3, pre surovinu I. triedy 99,8 % KNO3, liadok nemá obsahovať žiadne chloristany a jodičnany, obsah vlhkosti má byť menej než 0,2 %. Čistenie sa obvykle robí rekryštalizáciou z horúcich roztokov. Pred ďalším spracovaním sa suší pri teplote 100 – 120 °C.
* Síra obsahuje bežne 2 – 5% nečistôt, preto sa destiluje pri 400 °C a zachytávacie zariadenie musí mať teplotu nad 120 °C, aby bola stále tekutá a odlieva sa do foriem. Pri destilácii nesmie vznikať sírny kvet, ktorý obsahuje SO2 a H2SO4 a je nežiaduci, pretože znižuje dlhodobú stabilitu prachu a tým aj jeho balistické vlastnosti, ktoré sa majú v čase meniť čo najmenej.
* Drevné uhlie sa pripravuje z drevných štiepkov. Použité drevo musí mať málo živice a musí byť mäkké. Vhodné je drevo jelše, topoľ, lieska, na prípravu drevného uhlia sú vhodné aj konopné lodyhy. Drevo sa používa bez kôry. Pálenie drevného uhlia prebieha v retortách. Podľa teploty pri pálení (suchej destilácii) sa získavajú tri druhy drevného uhlia:
	+ červené drevné uhlie vzniká pri teplotách 150 – 200 °C a obsahuje 52 – 54 % uhlíku
	+ hnedé drevné uhlie vzniká pri teplotách 280 – 350 °C a obsahuje 70 – 75 % uhlíku
	+ čierne drevné uhlie vzniká pri teplotách 350 – 450 °C a obsahuje 80 – 85 % uhlíku

Vyrobené drevné uhlie sa nechá v uzatvorenej retorte niekoľko dní chladnúť (bežne 4 i viac dní).

Pripravené suroviny sa melú v guľových alebo špeciálnych mlynoch. V stredoveku sa suroviny mleli v mažiaroch. Podľa miestnych zvykov sa melie buď každá surovina osobitne, alebo dve zložky spoločne (bináry) – obvykle uhlie so sírou a uhlie s liadkom (pomer 1:15). Občas sa tiež melie síra s malým množstvom liadku, pretože samotná síra sa pri mletí ľahko elektrizuje a zvírený prach by mohol vo vzduchu ľahko vybuchnúť. Pred zavedením tohto opatrenia (v roku 1881) a zavedením uzemnenia boli výbuchy prachární veľmi časté.

Zomleté suroviny alebo bináry sa na špeciálnych miešačkách zmiešajú dohromady. Je to nebezpečná operácia. Miešací bubon s vnútornými rampami je obvykle z dreva, miesi sa v ňom 100 – 200 kg prachoviny a miesenie podporuje 100 – 150 kg bronzových guličiek o priemere 7 – 15 mm. Miešanie trvá niekoľko hodín. Potom sa obsah bubnu vysype na pohyblivé sitá, ktoré zachytia bronzové guličky. Takáto prachovina – prachová múčka je priamo použiteľná len na niektoré pyrotechnické účely.

Pre použitie prachu ako streliviny alebo trhaviny sa prachovina ďalej spracováva na kolobehoch alebo v bubnových mlynoch, v stredoveku sa prachovina spracovávala v mažiaroch. Pri spracovaní v bubnových mlynoch s drevenými guľami sa prachovina mierne navlhčí (8 – 10 % vody). Po spracovaní sa lisuje do dosiek alebo sa pokračuje spracovaním na kolebehu.

Kolobeh je zariadenie s miskovitou nádobou z ocele alebo častejšie z bronzu a dvomi ťažkými (cca 500 kg) oceľovými kolesami zavesenými na hriadeli. Kolesá sú zavesené, teda nepohybujú sa priamo po dne misky, medzera musí byť najmenej 4 mm a dá sa regulovať. Pri každom kolese je dvojica bronzových škrabákov, ktoré nahŕňajú prachovinu od okrajov a od stredu miska pod kolesá. Na zariadení je aj prívod vody – vlhkosť spracovávanej zmesi nemá klesnúť pod 4 %. Spracovanie na kolobehu trvá 1 – 7 hodín podľa požadovanej hustoty prachoviny. Prachovina sa po spracovaní lisuje v lisoch alebo v kolobehu.

Lisovanie prachu umožňuje dosiahnuť vysokú hustotu prachu. Vlhká prachovina sa nasype vo vrstvách do 10 cm na medené alebo bronzové dosky, v niekoľkých vrstvách vloží do lisu a lisuje sa tlakmi 2,5 – 11 MPa po dobu niekoľkých desiatok minút až niekoľko hodín. Po lisovaní sa sa prachovina suší. Vysušená prachovina v doskách sa spracováva na zrnidlách, špeciálnych strojoch, v ktorých je prachovina rozdrvená, preosiata na pohyblivých sitách a roztriedená na zrná požadovanej veľkosti. Existuje niekoľko spôsobov zrnenia. Po zrnení sa prachové zrná hladia v kožených bubnoch s malým prídavkov grafitu. Takto spracovaný prach má hladký povrch, dobre sa sype a dobre vypĺňa priestor. Hladenie trvá až 24 hodín. Po hladení sa prach preoseje, opäť roztriedi podľa veľkosti a suší.

Sériovanie prachu zabezpečuje homogenitu vlastností väčší sérií prachu. Ako je zrejmé z popisu, výroba prachu nie je kontinuálna a jednotlivé dávky spracovávaného prachu nemajú zaručené úplne rovnaké vlastnosti. Preto sa niekoľko (až desiatok) výrobných dávok prachu navrství do kužeľovitej nádoby a zospodu vypustí (presype) do ďalšej. Keďže hladené a grafitované prachu zrná po sebe ľahko kĺžu, chovajú sa skoro ako kvapalina a pri presýpaní sa dobre premiešajú. toto sa obvykle trikrát opakuje.

Pre delá, ale aj pre trhacie práce a špeciálne účely je potrebný prach vo väčších telieskach, ako sú bežné zrná (do 10 mm). Takýto prach sa vyrába sekaním dosiek prachoviny po opätovnom lisovaní a sušení najprv na pásky a potom na kocky. Prachové kocky sa leštili, aby sa zrazili a zaguľatili hrany. Druhým spôsobom bolo lisovanie zrneného prachu – lisovalo sa vysokými tlakmi a vznikol tak prach vysokej hustoty, ktorý horel v približne rovnobežných vrstvách. Telieska mali tvar šesťuholníku s centrálnym otvorom, výška telieska bola asi 25 mm a priemer 40 mm. Takýto prach sa používal napríklad pre námorné delá.

### Zrná čierneho strelného prachu

Zrná čierneho strelného prachu
* a – d – zrná nepravidelného tvaru rôznej veľkosti – získavajú sa pri zrnení na zrnidlách a preosiatím na sitách
* e, h – zrno kockovitého tvaru – získa sa rozsekaním dosky alebo pásky z prachoviny a následným hladením v bubne
* f – g – zrno tvaru šesťbokého hranolu s jedným alebo siedmimi otvormi – získava sa lisovaním menších prachových zŕn
* i – pravidelné teleso čierneho prachu – vyrába sa lisovaním menších prachových zŕn
* k – nepravidelné teleso z čierneho prachu – získava sa rozdrvením dosiek lisovaného čierneho prachu

Výbušninárske vlastnosti
------------------------

* Výbuchová teplota – 2 400 °C
* Detonačná rýchlosť – maximálne 340 m/s
* Energia výbuchu – 720 kcal/kg
* Objem plynov – 280 l/kg
* Tlak plynov – 6 900 atm
* Sypná hustota 0,9 g/cm3 (pre Vesuvit LC)
* veľkosť prachových zŕn je 0,28 až 0,71mm (pre Vesuvit LC)

Použitie
--------

Klasický čierny strelný prach má zo všetkých bežných výbušnín najnižšiu detonačnú rýchlosť, ktorá je blízka rýchlosti zvuku. Zároveň je jeho výroba veľmi lacná a pyrotechnické vlastnosti sú detailne preskúmané. Z týchto dôvodov sa stále používa ako priemyselná trhavina pri práci v lomoch a iných trhacích prácach, kde sa požaduje, aby nedochádzalo k vzniku nežiaducich prasklín – napríklad pri ťažbe kvalitného mramoru. Hlavné uplatnenie mu však patrí v oblasti zábavnej pyrotechniky, kde je jeho základnou prednosťou vysoká stálosť voči mechanickým podnetom, jednoduchá inicializácia výbuchu a dlhý plameň s dostatočnou iniciačnú mohutnosťou na zapálenie svetlíc.

Naopak v súčasnosti prakticky úplne skončilo využitie čierneho strelného prachu v moderných strelných zbraniach ako hlavnej výmetnej náplne. Príčinou je najmä jeho malý výkon a dostatok iných strelivín s omnoho lepšími výbušninárskymi vlastnosťami. Okrem toho vzniká pri horení klasického prachu veľa veľmi korozívnych plynov, najmä oxid siričitý SO2, ktorý rýchlo napadá a ničí kovové súčasti strelných zbraní a zároveň zostáva v hlavni po jeho zhorení až 50% pevných zvyškov, ktoré ovplyvňujú presnosť streľby. Tento fakt (malý výkon) ho prakticky vylučuje z výroby streliva pre rýchlopalné zbrane. V tejto oblasti má naopak veľmi významné postavenie bezdymový pušný prach – nitrocelulózový (jednozložkový – obsahuje len nitrocelulózu) alebo nitroglycerínový (dvojzložkový – obsahuje nitrocelulózu a nitroglycerín), prípadne trojzložkový – obsahuje navyše aj nitroguanidín; tieto druhy prachu sú zvyčajne bezzábleskové – používajú sa napr. vo veľkokalibrových lodných delách, kde by obrovské zášľahy (aj cez 150 m dlhé plamene zo 406 mm diel) prezradili v nočnom boji polohu lode na vzdialenosť až do 50 km a oslepovali obsluhu. Nižšia teplota horenia bezzábleskových prachov navyše znižuje opotrebovanie hlavní (pričom balistické vlastnosti zostávajú takmer zachované v porovnaní s dvojzložkovými). Aj moderné zbrane však čierny strelný prach stále využívajú. Používa sa ako prechodová náplň v zápalkových skrutkách delostreleckých zbraní a v zažehovačoch raketových motorov na tuhé palivo, kde sa uplatní jeho relatívne dlhý plameň s vysokou iniciačnou mohutnosťou, danou obsahom žeravých tuhých častíc v spalinách. V súčasnosti sa čierny strelný prach používa aj na športovú streľbu z replík historických zbraní.

Literatúra
----------

* NEEDHAM, Joseph, et al. *Science and Civilisation in China*. 1. publ. Vol. 5 Chemistry and Chemical Technology, Part 7 : Military Technology; The Gunpowder Epic. Cambridge : Cambridge University Press, 1986. 703 s. ISBN 0-521-30358-3.

Iné projekty
------------

Commons
* Spolupracuj na Commons Commons ponúka multimediálne súbory na tému **Pušný prach**


|  |  |
| --- | --- |
| Portal | Chemický portál |