花火

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背景

花火は、燃焼または爆発を使用して視覚的または聴覚的効果を生み出す装置です。現代の花火には、フレア、マッチ、さらには宇宙飛行で使用される固体燃料ロケットブースターなど、花火に似たデバイスも含まれています。

花火の初期の祖先は、2000年前に中国で使用された細かく砕けた木炭と硫黄で満たされた紙または竹の管でした。これらのチューブは、発火したときに一瞬の火と煙を発生させましたが、爆発はありませんでした。真の花火は、1000年後の最初の化学爆薬である黒色火薬を作るために硝酸カリウムが混合物に加えられるまで存在しませんでした。黒い火薬はおそらく最初に中国で作られましたが、一部の学者はそれがアラブ人によって発明されたのかもしれないと示唆しています。

中国人は花火、信号機、爆弾やロケットなどの武器に黒い火薬を使用していました。黒色火薬は、花火と銃の両方の爆発物として14世紀にヨーロッパに導入されました。これは、17世紀後半までに鉱業および道路建設プロジェクトに適用されました。黒色火薬は、19世紀後半にニトロセルロースに置き換えられるまで火薬に使用され、（産業目的では）ダイナマイトに置き換えられました。 20世紀初頭に、しかしそれは今日でも花火で使用されています。

中国の花火は、単純な爆竹から、16世紀にヨーロッパの探検家が目撃した贅沢な展示へと進化しました。ヨーロッパでは、花火は勝利を祝うために使用されるように適合された軍用爆薬から始まり、16、17、18世紀にイタリアの火工技術者によって設計された精巧な作品に進みました。 （今日でも、米国の大規模な花火会社のほとんどはイタリア系アメリカ人の家族によって運営されています。）これらのイタリアの花火は通常、安全と反射の両方のために、豪華に装飾された木製のセットに表示され、しばしば水面に浮かんでいました。美しいディスプレイ。一方、当時のドイツの花火は、今日の花火のように、通常空中に打ち上げられました。

イタリアの巨匠の花火大会は非常に複雑で印象的な芸術作品でしたが、当時の技術は彼らの色と明るさを制限していました。 19世紀には、アルミニウムとマグネシウムの導入により明るさが大幅に向上し、フランスの化学者クロード・ルイ・ベルトレー（ナポレオンの軍隊が使用する火薬を改良しようとした）による塩素酸カリウムの開発により、より強力な火薬を製造することが可能になりました。色。

花火は初期の入植者と共に新世界にやって来て、米国の初期の日から7月4日の独立記念日を祝うために使用されてきました。 20世紀初頭、これらの花火はより大きく、より強力で、危険なものになりました。 1900年から1930年の間に、4,000人以上が花火で亡くなりました。連邦政府と州政府は、1930年代に花火の使用を規制し始めました。爆発物は、クラスA（ダイナマイトやTNTなどの危険物質）、クラスB（業務用花火）、クラスC（私用の花火）に分類されます。クラスCの花火には、50ミリグラムを超える爆発物が含まれていてはなりません。一部の州では、すべてのクラスCが許可されています 花火、一部は「安全で健全な」花火（移動したり地面から離れたりしないクラスCの花火）のみを許可します）、および一部の州または郡および市は、すべての花火の私的使用を禁止しています。桜の爆弾、M-80、銀の敬礼など、非常に危険な花火はすべての州で禁止されていますが、違法に製造および販売され続けています。今日の米国における花火による死傷者のほとんどは、これらの違法な装置によって引き起こされています。

花火の私的使用は厳しく制限されていますが、公共の展示はますます精巧になっています。コンピューターは花火の時間を正確に計るために使用されるので、音楽に合わせて振り付けを行うことができます。レーザーは、独特の視覚効果を生み出すために使用されることがあります。今日、花火は世界中、特にヨーロッパ、ラテンアメリカ、アメリカ、そして日本で作られ、展示されています。

原材料

現代の花火は、段ボールで区切られたコンパートメントを囲むプラスチック、張り子、または厚紙のシェルで構成されています。シェルの基部にある小さなコンパートメントには、鉄製のモルタルから花火を空に向かって推進するための黒い火薬が含まれています。 アルミニウム、プラスチック、または厚紙。大きなコンパートメントには、加熱すると光と色を生成する化学物質の混合物の塊が含まれています。これらのチャンクは星として知られています。アメリカとヨーロッパの花火では、星は円筒形のコンパートメント内で黒い火薬と混合されます。黒い火薬が爆発して星に火をつけ、空に散らばらせます。アジアの花火では、星が球形のコンパートメントで黒い火薬を囲み、より対称的なディスプレイを生成します。黒い火薬と星の代わりに、コンパートメントに閃光粉が含まれている場合があります。これにより、突然の明るい光と大きな音が発生します。花火のさまざまなコンパートメントは、火薬の粒と混合された糸で作られたヒューズに取り付けられています。

黒色火薬は、75対15対10の重量比の塩ペッター（硝酸カリウム）、木炭、および硫黄の混合物で構成されています。閃光粉は、塩素酸カリウムまたは過塩素酸カリウム、硫黄、およびアルミニウムの混合物で構成されています。星は、熱を提供するために燃焼する燃料、加熱されると色を提供する着色剤、および燃料を燃焼させるための酸化剤で構成されています。燃料は、木炭、デキストリン（コーンスターチに由来）、または赤いガム（木の分泌物）などのゆっくりと燃焼して、薄暗い、長持ちするディスプレイを生成するか、アルミニウム、マグネシウム、またはチタンなどの急速に燃焼する可能性があります。明るく、長持ちするディスプレイを作成します。砂糖は煙を出すための燃料として使われるかもしれません。着色剤には、アルミニウム、マグネシウム、またはチタン（白）、炭素または鉄（オレンジ）、ナトリウム化合物（黄色）、銅化合物（青）、炭酸ストロンチウム（赤）、および硝酸バリウムまたは塩素酸バリウム（緑）が含まれます。酸化剤は、過塩素酸カリウムや過塩素酸アンモニウムなどの活性酸素含有化合物です。それらはまた塩素を含み、それは銅、ストロンチウム、およびバリウム化合物と反応します 着色剤は、実際に色を提供するこれらの元素の不安定な塩化物を生成します。

製造
プロセス

星を作る

• 1星を作るために使用される材料は、化学供給会社から入手され、樽に保管されます。混合時に、化学物質をバレルからすくい取り、秤量し、真ちゅう製のスクリーンで2回ふるいにかけて、塊を取り除きます。 （真ちゅうは火花を出さないので使用します。）ふるいにかけた粉末を大きな紙の上に置き、手でやさしく混ぜます。粉末はまた、回転ドラムまたは回転パドルを備えた固定容器内で混合することができる。これらのデバイスは、摩擦によって熱が発生したり、可動部品間に粉末の破片が閉じ込められたりしないように、細心の注意を払って使用する必要があります。
• 2混合粉末はバレルに入れられ、混合室から切断室に運ばれます。水を混ぜてやわらかい生地にします。生地の塊は、パンの塊のような形をした大きな紙で裏打ちされた木製の型にすくい上げられます。生地は木槌で型にしっかりと詰め込まれています。 （湿った生地は、乾いた粉末よりも操作がはるかに安全です。）
• 3それぞれ約35ポンド（16 kg）の重さの生地の塊を、黒い粉をまぶした重いボール紙で覆われた作業台に型から外します。パンは一方向にカットされてスライスを形成し、次に他の方向にカットされてサイコロを形成します。サイコロの寸法は、0.06〜2インチ（0.16〜5 cm）の範囲です。黒い火薬は濡れたサイコロに付着し、花火が点火したときにそれらが燃えるのを助けます。サイコロは紙で覆われたスクリーン上で乾かされます。

休憩をとる

• 4乾燥したサイコロが星になりました。それらは梱包室に移され、段ボール容器に入れられます。円筒形の容器の中央に中空の段ボール管を置き、その周りに星をそっと注ぎます。大きなコンテナには、900個もの星（約4.4ポンド[2 kg]）を入れることができます。容器がいっぱいになったら、中空のチューブの中に黒い火薬を注ぎ、チューブを取り外します。粉末は星の間の空間を満たし、それらを点火して散乱させるのに役立ちます。満たされた容器に紙のキャップが置かれ、現在は「ブレーク」と呼ばれています。
• 5ブレークは、スパイクと呼ばれるプロセスである重いストリングで包まれています。スパイクは、ストリングの大きなスプールの一方の端をブレークに結び、ストリングをその周りに巻き付けることによって行われます。切れ目が完全に覆われると、紐が切断されて結ばれます。いくつかの休憩はスパイクされていませんが、打ち上げのストレスに耐えるためにプラスチックまたは重いボール紙の代わりに作られています。タイムヒューズ（発射後一定時間ブレークを爆発させる短い、ゆっくり燃焼するヒューズ）をブレークに挿入し、厚手の紙で包みます。包まれた休憩は貼り付け室に移され、ペーストに浸した重い紙で包まれます。 その後、約2日間乾燥させます。ペーストが乾くと紙が固まり、強力でしっかりとしたシールが形成されます。
• 6敬礼として知られるいくつかの休憩は、星や黒い火薬ではなく閃光粉で満たされています。閃光粉は、星を作るために使用される化学物質とほとんど同じ方法で混合されます。次に、他の休憩よりも厚くて強い段ボール容器に注がれます。これにより、敬礼が破裂する前により多くの圧力が蓄積され、より大きな強打がもたらされます。これらの敬礼は、他の休憩のようにスパイクされて貼り付けられます。

シェルの作成

• 7ドライブレイクは仕上げ室に移動され、シェルに組み立てられます。最も単純なシェルは、単一のブレークと組み合わされた黒い火薬の小さなコンパートメントで構成されています。球形の構造のため、アジアのシェルには常に1つのブレークしか含まれていません。アメリカとヨーロッパのシェルは円筒形であるため、複数のブレークを積み重ねることができ、シェルが爆発したときに異なる色の複数のバーストが表示されます。マルチブレイクシェルは通常、黒い火薬の小さなコンパートメント、3つまたは4つの色のブレイク、および敬礼で構成されます。一部の大きなシェルには10個ものブレークが含まれており、22個のブレークを保持する巨大なシェルが少なくとも1つ作成されています。シェルは、コンポーネントを積み重ね、開始ヒューズ（花火を発射する黒い火薬に点火するために使用される長くて速く燃えるヒューズ）を取り付け、それらを厚手の紙で包み、パッケージを紐で結ぶことによって組み立てられます。完成した花火にはラベルが付けられ、必要になるまで保管されます。

小さな花火を作る

• 8個人使用を目的とした小さな花火は、大きな花火とほとんど同じ方法で作られますが、一般的に構造が単純で、爆発物がはるかに少なくなっています。小さな花火には、爆竹（少量の爆発物を保持する紙管）、噴水（色のついた火花を放出する化学物質で満たされた紙の円錐形）、ローマのキャンドル（少量の爆発物で満たされた長い紙管と1つを発射するいくつかの小さな星）が含まれます一度に）。一部の小さな花火には爆発物がまったく含まれておらず、紙やホイルで包まれた単一の化学物質のように単純な場合があります。例としては、発煙弾（有色煙を放出する化学物質で満たされている）やヘビ（重クロム酸アンモニウムで満たされているため、ゆっくりと燃焼し、灰の長い跡ができます）があります。線香花火は、燃料、酸化剤、着色剤、および火花を提供するアルミニウム顆粒を含むスラリーに金属線を浸すことによって作られます。

花火の打ち上げ

• 9プロの花火は通常、それらを製造するのと同じ会社によって打ち上げられます。セットピース（槍と呼ばれる色のフレアで絵や言葉を形作る地上のディスプレイ）を使用する場合、形成されるデザインはグラフ用紙にスケッチされ、薄い木製のスラットで木製のフレームを構築する大工に送られますデザインの形で。花火に音楽が伴う場合は、音楽のテンポに合わせて表示のタイミングを調整します。
• 10ショーが始まる数時間前（または非常に大規模なショーの場合は数日前）に、乗組員は消火器や救急箱などの必要なすべての機器を持って到着します。砲弾を発射するための迫撃砲は適切な場所に配置されます。大きなものは地面に掘られた穴や砂で満たされたスチールドラムに置かれます。小さいモルタルは木製の棚に置かれます。各モルタルに適切なシェルが所定の位置にロードされます。セットピースのフレームを組み立て、スラットにランスを取り付け、ランスにヒューズを取り付けます。表示が始まると、ランスと迫撃砲は、長い手持ちのフレアまたは中央の配電盤に接続された電線のいずれかで、適切なタイミングで点灯します。ショーの後、乗組員は不発弾を安全に破壊します。

品質管理

花火を作る上で最も重要な品質管理要素は安全性です。花火工場は、金網フェンス、有刺鉄線、によって侵入者から保護されています。 ロックされたゲート、スチールドア、および改ざん防止ロック。これらの工場内では、事故を未然に防ぐために多くの予防策が講じられています。

電気は最大の危険です。単一の小さな火花が部屋いっぱいの爆発物を発射する可能性があります。すべてのコンセントは建物の外にあります。静電気の発生を防ぐため、すべての作業者は綿100％の衣服を着用する必要があります。彼らは建物に入る前に銅板に触れて、運んでいる可能性のある静電気を取り除きます。作業員のふくらはぎの周りには、建物の下に埋められた接地棒に静電気を逃がすために、グラファイトの床に続くワイヤーが付いた弾性ストラップが着用されています。雷雨が近づく可能性がある場合は、すべての作業が停止され、すべての作業員が建物を離れます。

他の多くの安全対策が使用されています。熱や火花を発生させる可能性のある機械を避けるために、すべての作業は手作業で行われます。冬になると、建物は熱風ではなくお湯で暖められ、爆発を引き起こす可能性があります。建物は小さいので、出口から1、2歩以上離れている人はいない。すべての出口には、わずかなタッチで大きく開くドアがあります。爆発性化学物質は、乾くと発火する可能性のあるガスを放出する可能性があるため、濡れたときに混合されることはありません。