Pólvora

Sobre as origens da tecnologia da pólvora, o historiador Tonio Andrade comentou: "Os estudiosos hoje concordam de maneira esmagadora que a arma foi inventada na China". A maioria dos historiadores credita que a pólvora e a armas associadas a ela se originaram na China porque existe um grande número de evidências que documentam a evolução da arma da lança de fogo chinesa para uma arma de metal e a evolução da pólvora de um remédio para um incendiário e um explosivo, enquanto registros semelhantes não existem na Europa. Como explica Andrade, a grande quantidade de variações nas receitas de pólvora na China em relação à Europa é "evidência de experimentações na China, onde a pólvora foi usada inicialmente como incendiária e só mais tarde se tornou um explosivo e um propulsor ... em contraste, fórmulas na Europa divergiam apenas levemente das proporções ideais para uso como explosivo e propulsor, sugerindo que a pólvora foi introduzida como uma tecnologia já amadurecida".

Para a "pólvora negra" mais potente, a "farinha de pólvora" (pólvora muito fina), é usado um carvão de madeira. A melhor madeira para esse fim é o salgueiro do Pacífico, mas outras como amieiro ou espinheiro podem ser usadas. Na Grã-Bretanha, entre os séculos XV e XIX, o carvão do amieiro-negro era muito valorizado para fabricação da pólvora; o cottonwood foi usado pelosEstados Confederados da América. Os ingredientes são reduzidos ao tamanho de partículas e misturados da maneira mais uniforme possível. Originalmente, isso acontecia com um pilão de argamassa e pilão de operação semelhante, usando cobre, bronze ou outros materiais que não provocavam faíscas, até que foram superados pelo princípio do moinho de bolas rotativas de bronze ou chumbo que não provocava faíscas. Historicamente, moinhos com rodas de calcário ou mármore, correndo sobre um leito de calcário, eram usados na Grã-Bretanha; no entanto, em meados do século XIX, isso havia mudado para uma roda de pedra com um aro de ferro ou uma roda de ferro fundido que corria sobre um leito de ferro. A mistura era umedecida com álcool ou água durante a moagem para evitar ignição acidental. Isso também ajuda o salitre extremamente solúvel a se misturar nos poros microscópicos do carvão de área superficial muito alta.

O termo "pólvora negra" foi cunhado no final do século XIX, principalmente nos Estados Unidos, para distinguir as formulações mais antigas da pólvora das novas "pólvoras sem fumaça" e as "pólvoras com pouca fumaça". As "pólvoras com pouca fumaça" apresentavam propriedades de volume a granel que se aproximavam da "pólvora negra", mas tinham quantidades significativamente reduzidas de produtos de fumaça e combustão. A "pólvora sem fumaça" tem diferentes propriedades de queima (pressão versus tempo) e pode gerar pressão e potência mais altas por grama. Isso pode romper armas antigas projetadas para "pólvora negra". As "pólvoras sem fumaça" variavam na cor do marrom acastanhado ao amarelo e branco, passando pelo verde e outras colorações. A maioria das "pólvoras com pouca fumaça" a granel deixou de ser fabricada na década de 1920. A "pólvora negra" é uma mistura granular de: O nitrato de potássio é o ingrediente mais importante em termos de volume e função, porque o processo de combustão libera oxigênio do nitrato de potássio, promovendo a queima rápida dos outros ingredientes. Para reduzir a probabilidade de ignição acidental por eletricidade estática, os grânulos de "pólvora negra" modernos são normalmente revestidos com grafite, o que impede o acúmulo de carga eletrostática.

O termo "serpentine", derivado de serpente está associado com um canhão ("couleuvrina" em francês) e foi usado para designar um tipo de pólvora: era o composto original usado na Europa do século XV era conhecido como "Serpentina", uma referência a Satã ou, mais provavelmente a uma peça de artilharia comum que o usava, o canhão "serpentine". Os ingredientes foram moídos com um almofariz ou pilão, talvez por 24 horas, resultando em uma farinha muito fina (o que caracterizava essa pólvora). A vibração durante o transporte podia fazer com que os componentes se separassem novamente, exigindo remistura em campo. Além disso, se a qualidade do salitre fosse baixa (por exemplo, se estivesse contaminada com nitrato de cálcio altamente higroscópico) ou se a pólvora fosse simplesmente velha (devido à natureza levemente higroscópica do nitrato de potássio), ou ainda simplesmente em clima úmido, seria necessário secá-lo novamente em campo. A poeira dessa pólvora "reciclada" em campo, era um grande perigo.

Para que os propelentes oxidem e queimem de maneira rápida e eficaz, os ingredientes combustíveis devem ser reduzidos ao menor tamanho de partícula possível e devem ser misturados da maneira mais uniforme possível. Uma vez misturados, no entanto, para obter melhores resultados em uma arma, os fabricantes descobriram que o produto final deveria estar na forma de grãos densos individuais que espalham o fogo rapidamente de grão em grão, assim como palha ou galhos pegam fogo mais rapidamente do que uma pilha de serragem. Como os ingredientes em pó seco devem ser misturados e unidos para extrusão e cortados em grãos para manter a mistura, a redução de tamanho e a mistura são feitas enquanto os ingredientes estão úmidos, geralmente com água. Depois de 1800, em vez de formar grãos à mão ou com peneiras, o bolo úmido foi prensado em moldes para aumentar sua densidade e extrair o líquido. A prensagem durava quantidades variáveis de tempo, dependendo de condições como umidade atmosférica. O produto duro e denso era então quebrado novamente em pedaços minúsculos, que eram separados por peneiras para produzir um produto uniforme para cada finalidade: pólvoras grossas para canhões, pólvoras de granulação mais fina para mosquetes e as ainda mais finas para armas de mão pequenas e rastilhos. A pólvora de granulação inadequada geralmente fazia com que os canhões estourassem antes que o projétil pudesse sair pelo cano, devido ao alto aumento inicial da pressão. A "pólvora Mammoth", com grãos grandes, fabricada para o canhão Rodman de 15 polegadas, reduziu a pressão para apenas 20% a do que a pólvora de canhão comum teria produzido.

O método moderno para moldar os grãos de pólvora, primeiro comprime a fina "farinha" de "pólvora negra" em blocos com uma densidade fixa (1,7 g/cm³). Nos Estados Unidos, os grãos de pólvora foram designados "F" (fino) ou "C" (grosso). O diâmetro dos grãos diminui com um número maior de "F"s e aumenta com um número maior de "C"s, variando de cerca de 2 mm (0,08 pol) para o "7F" a 15 mm (0,6 pol) para o "7C". Grãos ainda maiores foram produzidos para impulsionar balas artilharia com diâmetros superiores a cerca de 17 cm (6,7 pol.). A pólvora padrão "DuPont Mammoth" desenvolvida por Thomas Rodman e Lammot du Pont para uso durante a Guerra Civil Americana tinha grãos com uma média de 15 mm (0,6 pol) de diâmetro com bordas arredondadas em um barril com o interior envidraçado. Outras versões tinham grãos do tamanho de bolas de golfe e tênis para uso em canhões Rodman de 20 polegadas (51 cm). Em 1875, a DuPont introduziu a "pólvora hexagonal" para artilharia de grande porte, que era prensada usando placas moldadas com um pequeno núcleo central - cerca de 3,8 cm (1,5 polegadas) de diâmetro, gerando "grãos" semelhantes a uma porca de roda de carroça, o orifício central se alargava à medida que os grãos queimavam. Em 1882, os fabricantes alemães também produziram pólvoras de grão hexagonal de tamanho semelhante para artilharia.

Além da "pólvora negra", existem outros tipos historicamente importantes de pólvora. A "pólvora marrom" é citada como composta por 79% de nitro, 3% de enxofre e 18% de carvão por 100 de pó seco, com cerca de 2% de umidade. A "pólvora marrom Prismática" é um produto de granulação maior que a Rottweil Company introduziu em 1884 na Alemanha, que foi adotado pela Marinha Real Britânica logo depois. A Marinha Francesa adotou um produto de grão fino e não prismático de 3,1 milímetros chamado "Slow Burning Cocoa" (SBC) ou "cacau em pó". Essas pólvoras marrons reduziram ainda mais a taxa de queima usando apenas 2% de enxofre e usando carvão feito de palha de centeio que não havia sido completamente carbonizado, daí a cor marrom. A "pólvora de Lesmok" foi um produto desenvolvido pela DuPont em 1911, um dos vários produtos sem fumaça na indústria que contém uma mistura de "pólvora negra" e nitrocelulose. Ele foi vendido para a Winchester e outros principalmente para calibres pequenos .22 e .32. Sua vantagem era que, na época, acreditava-se ser menos corrosivo do que as pólvoras sem fumaça que estavam em uso. Não foi entendido nos EUA até a década de 1920 que a fonte real de corrosão era o resíduo de cloreto de potássio das espoletas deflagradas. A incrustação de "pólvora negra" mais volumosa dispersa melhor o resíduo da espoleta. A falha em mitigar a corrosão da espoleta por dispersão causou a falsa impressão de que a pólvora à base de nitrocelulose causou corrosão. A "Lesmok" tinha parte do volume de "pólvora negra" para dispersar o resíduo da espoleta, mas um pouco menos do que a "pólvora negra" pura, exigindo, portanto, limpeza do cano com menos frequência. Foi vendido pela última vez pela Winchester em 1947.

A pólvora sem fumaça, consiste, quase que exclusivamente, de pura nitrocelulose (pólvoras de base simples), frequentemente combinada com até 50% de nitroglicerina (pólvoras de base dupla), e algumas vezes com nitroguanidina (pólvoras de base tripla), embebida em pequenas pelotas esféricas, lâminas ou cilindros extrudados, usando éter como solvente. Diferente da pólvora negra, que é heterogênea, uma simples mistura de componentes, a chamada "pólvora sem fumaça", é um composto homogeneizado, de nitrocelulose, nitroglicerina e agentes plastificantes e gelatinizantes. Apesar desse tipo de pólvora efetivamente gerar menos fumaça, em termos técnicos, ela tinha desempenho muito superior à sua antecessora, em termos balísticos, em todo tipo de arma. Com a vantagem de ter velocidade de combustão menor sem perder energia química. Essas características permitiram o controle da velocidade de combustão através da granulação.

O desenvolvimento de pólvoras sem fumaça, como a "Cordite", no final do século XIX criou a necessidade de uma carga de detonador sensível à faísca, como a pólvora. No entanto, o teor de enxofre das pólvoras tradicionais causou problemas de corrosão com a "Cordite Mk I" e isso levou à introdução de uma variedade de pólvoras isentos de enxofre, de tamanhos variados de grãos. Eles normalmente contêm 70,5 partes de salitre e 29,5 partes de carvão. Como a "pólvora negra", eles foram produzidos em diferentes tamanhos de grãos. No Reino Unido, o grão mais fino era conhecido como "sulfur-free gunpowder" (SMP). Os grãos mais grossos foram numerados como pólvora sem enxofre (SFG n): 'SFG 12', 'SFG 20', 'SFG 40' e 'SFG 90', por exemplo; onde o número representa a menor malha da peneira BSS, que não retém nenhum grão. O principal papel do enxofre na pólvora' é diminuir a temperatura de ignição. Uma amostra de reação à pólvora sem enxofre seria: