# Rauch- und Nebeleffekte

Vielfach wird der Begriff Rauch gebraucht, um sowohl Rauch- als auch Nebeleffekte zu beschreiben. Es muss jedoch eine grundlegende Unterscheidung zwischen Rauch und Nebel vorgenommen werden.

# Raucheffekte

Rauch besteht aus feinen, festen Partikeln und entsteht immer bei Verbrennungsvorgängen. Alle antiken Methoden zur Dunst- und Nebelherstellung bedienten sich der Verbrennung verschiedener Stoffe, die speziell dafür entworfen waren, wie etwa Rauchtabletten oder pyrotechnische Rauchbomben. Es können aber auch einfachere Stoffe wie Herbstlaub oder Burlapsamen benutzt werden, um einen Raucheffekt zu erzeugen.

Eine ähnliche Methode zur Erzeugung von Rauch besteht im Einsatz sogenannter „Fumed Solids“ wie Ammoniumchlorid. Diese Feststoffe erzeugen technisch gesehen keinen Rauch, weil sie nicht durch Verbrennung entstehen. Die atmosphärischen Effekte der Fumed Solids sind jedoch den Verbrennungseffekten sehr ähnlich, sodass man sie der Einfachheit halber zu den Raucheffekten zählt.

Moderne atmosphärische Effekte werden heute fast ausschließlich durch Nebel erzeugt, nur selten wird Rauch eingesetzt. In den meisten Fällen werden bei pyrotechnischen Vorgängen gezielt Stoffe verbrannt, um visuelle Erlebnisse wie zum Beispiel ein Feuerwerk zu schaffen. Dabei entsteht beim Verbrennungsprozess Rauch, der zum Teil gewollt, zum Teil aber auch in Kauf genommen werden muss. Dieser Rauch eignet sich wegen seiner meist giftigen Eigenschaften allenfalls für kurze „Nebeleffekte“. Ein längerer Einsatz von Raucheffekten bei möglicherweise schlechter Be- und Entlüftung kann zu ernsthaften Gesundheitsschäden führen.

Wie alle Effekte haben auch Raucheffekte gute und schlechte Eigenschaften. Zu den guten Eigenschaften zählen:

Es ist eine sehr einfache Technik.
Sehr kleine Rauchmengen können durch sehr kleine Geräte mit geringem Platzbedarf erzeugt werden. Für einige Anwendungen reicht zum Beispiel schon ein kleines Stück brennender Weihrauch in einem Aschenbecher.
Es kann farbiger Rauch erzeugt werden. Die Rauchpartikel absorbieren einen Teil des sichtbaren Lichtspektrums, wodurch ein Farbeffekt entsteht.

Für die meisten Anwendungen überwiegen jedoch die Nachteile:

Mit einigen wenigen Ausnahmen ist Rauch giftig.
Erhitzen und Verbrennen der Grundstoffe stellt eine potenzielle Feuergefahr dar.
Rauch neigt dazu, an Oberflächen zu haften. Farbige Rauchschwaden und Fumed Solids hinterlassen einen weißen Staub.

Wegen dieser sehr gefährlichen Nachteile wird heute überwiegend auf den Einsatz von Raucheffekten verzichtet.

# Nebeleffekte

Nebel besteht aus feinen, flüssigen Tropfen, die bei künstlich hergestellten Nebeleffekten durch eine Vielzahl verschiedener Methoden erzeugt werden können. Obwohl das allgemeine Funktionsprinzip relativ simpel ist, gibt es einige gravierende Unterschiede zwischen den verschiedenen Methoden zur Nebelerzeugung, den Arten von Nebelfluiden und den daraus resultierenden Nebeleffekten, die eine Kombination beider darstellen. Grundsätzlich kann man alle Nebeleffekte in verschiedene Gruppen einordnen, wobei der eigentliche Nebel nur ein Teil davon ist.

# Nebel (Fog)

Nebel besteht aus einem dichten Mix aus unterschiedlich großen Tropfen mit einem Durchmesser von 2 m bis 5 m. Dieser Mix setzt die Sichtbarkeit herab, reflektiert die Lichtstrahlen und bricht sie. Aus diesem Grund hat Nebel eine ähnliche Erscheinung wie Rauch. Oft haben Nebelschwaden eine charakteristische Form und breiten sich in verschiedenen Luftschichten mit unterschiedlichen Nebeldichten aus. Durch die Größe der Tropfen neigt Nebel dazu, schneller als andere Effekte zu verdampfen oder zu Boden zu sinken. Nebelschwaden verflüchtigen sich üblicherweise in sehr kurzer Zeit. Durch die Größe der Tropfen und die Dichte des Nebels wird beim Erzeugen eine große Menge an Nebelfluid verbraucht. Es werden Nebelfluide mit verschiedenen Eigenschaften hergestellt, mit denen ein Nebeleffekt an gewünschte Einsatzzwecke angepasst werden kann.

# Bodennebel (Low-lying Fog)

Bodennebel ist üblicherweise sehr dicht, bedeckt den Boden vollständig und ähnelt einem Wolkeneffekt. Die am weitesten verbreitete Methode zur Herstellung von Bodennebel verwendet Trockeneis. Es sind jedoch auch andere Methoden verfügbar, die einen Bodennebeleffekt liefern können.

Bodennebel ist ein sehr kalter Nebel. Durch den Einsatz schnell verdunstender Nebelfluide verflüchtigt sich der Bodennebel bei Erwärmung auf Raumtemperatur. Die Tropfengröße des Bodennebels variiert über einen großen Bereich. Aufgrund der extremen Dichte und der schnellen Verdunstung wird eine große Fluidmenge für diesen Effekt benötigt. Das eingesetzte Nebelfluid besteht in der Regel aus Wasser, sodass der Fluidverbrauch üblicherweise keine Rolle spielt. Bodennebel wird selten über einen längeren Zeitraum eingesetzt.

# Dunst (Haze)

Dunst ist ein sehr subtiler Nebeleffekt mit einer nahezu unsichtbaren Erscheinung für das Auge oder die Kamera. Er wird erst sichtbar, wenn Lichtstrahlen von den Dunsttropfen gebrochen oder reflektiert werden. Dunsteffekte werden häufig bei Rockkonzerten eingesetzt, um die Lichtstrahlen von Moving-Lights (Multifunktionsscheinwerfern) sichtbar zu machen. Dunst eignet sich hervorragend, um das Bühnenvolumen voll zur Geltung zu bringen. Idealerweise sollte er unsichtbar sein und nur die ihn durchscheinenden Lichtstrahlen betonen. Aufgrund dieser Eigenschaften wird Dunst auch bei Filmaufnahmen als subtiler Diffuser verwendet und bietet die Möglichkeit, Schatten aufzuhellen und Kontraste zu reduzieren.

Üblicherweise ist eine gleichmäßige Verteilung des Dunstes in der Luft über eine sehr lange Zeit gewünscht. Aus diesem Grund werden Dunsteffekte mit Nebelfluiden produziert, die sehr langsam verdunsten. Die Tropfen sind sehr klein, üblicherweise etwas größer oder kleiner als ein Mikrometer (1 m). Wegen dieser Größe hängen die Tropfen über eine sehr lange Zeit in der Luft, ohne zu verdunsten. Die langsame Verdunstungszeit und der kleine Durchmesser der Tropfen bewirken einen sehr geringen Nebelfluid-Verbrauch für einen Dunsteffekt.

# Schwerer Nebel (Mist)

Schwerer Nebel ist eine Kombination aus Nebeltropfen und Nieselregen. Durch ungewöhnlich große Tropfen von üblicherweise 10 m und mehr sind die Tropfen in der Luft sehr gut sichtbar. Sie werden jedoch nur über eine kleine Distanz transportiert, fallen schnell zu Boden und müssen laufend ersetzt werden. Schwerer Nebel hat eine geringere Dichte als normaler Nebel. Oberflächen unter den Nebelschwaden werden durch fallende Tropfen feucht und schlüpfrig und müssen regelmäßig aufgewischt werden. Aufgrund des großen Verbrauchs und seines Hangs zum Herabregnen ist Wasser das hierfür am häufigsten verwendete Nebelfluid. Der auf diese Weise erzeugte Nebeleffekt eignet sich besonders gut für spezielle Anwendungen wie Dunstschwaden um Wasserfälle in Themenparks oder dunstige tropische Szenen in Filmen. Er kann auch sehr gut für Sturmszenen auf der Bühne oder im Film eingesetzt werden, da wirbelnde Luftmassen gut zur Geltung kommen.

# Verwendete Nebelfluide zur Dunst- und Nebelerzeugung

Die Rolle der Nebelfluide im Prozess der Nebelerzeugung wird oft vernachlässigt oder falsch verstanden. Die meisten der für diese Prozesse verwendeten Nebelfluide werden aus Wasser und einer Serie von Glykolen hergestellt. Letztere gehören zur Gruppe der Alkohole und zählen zu den am häufigsten verwendeten Chemikalien der Welt. Sie werden in einer Vielzahl von Produkten, etwa in Lebensmitteln oder Kosmetika, verwendet. Hersteller von Nebelfluiden sollten bei der Auswahl der einzusetzenden Glykole jedoch sehr sorgfältig vorgehen.

Nebelmaschinen und Nebelfluide werden immer als Systeme entworfen. Nebelfluide erfordern an ihre speziellen Eigenschaften angepasste Temperaturen für eine optimale Verdampfung oder Verbreitung. Hersteller stimmen deswegen ihre Maschinen auf eine bestimmte Sorte von Nebelfluiden ab. Wird z. B. bei Maschinen mit Wärmetauscher die Temperatur nicht an die Verdampfungstemperatur des verwendeten Nebelfluids angepasst, verdampft dieses (bei zu niedriger Temperatur) nicht vollständig, sodass feuchte Anteile entstehen, die sich als Rückstände auf Oberflächen absetzen oder die Funktionsteile der Nebelmaschine verstopfen können. Bei einer zu hohen Verdampfungstemperatur kann das Fluid verbrennen oder sich zersetzen. Dabei verändert sich die chemische Zusammensetzung des Nebels, wobei auch gesundheitsschädliche Bestandteile entstehen können.

Darüber hinaus ist die Qualität der verwendeten Nebelfluide für den Betrieb einer Nebelmaschine äußerst wichtig. Bereits die Verwendung eines vom Hersteller nicht spezifizierten Nebelfluids, das auf destilliertem anstelle von demineralisiertem Wasser beruht, kann zu einer Verstopfung und damit zur Zerstörung der Nebelmaschine führen.

Über die Auswahl der Glykole und die Zusammensetzung der Nebelfluide sind Hersteller in der Lage, eine große Bandbreite von Nebelfluiden für die verschiedensten Anwendungszwecke herzustellen. So lässt sich in einer einzigen Maschine durch Auswahl diverser Nebelfluide eine Reihe von unterschiedlichen Nebeleffekten erzeugen.

Die Bandbreite der Nebelfluide reicht von dicken Nebelschwaden mit einer sehr langen Schwebezeit in der Luft bis zu Nebeleffekten mit einer sehr langen Verdunstungszeit. Diese Eigenschaften geben dem Benutzer und Lichtdesigner eine große Flexibilität beim Einsatz von Nebeleffekten. Mit der Einführung zuverlässiger, einfach zu bedienender und dabei vergleichsweise günstiger Maschinen auf Wasser-Glykol-Basis wurde dieser Typ zu einem der beliebtesten in der Unterhaltungsindustrie.
Nebelfluide, in denen neben Wasser noch andere Bestandteile enthalten sind, hinterlassen bei Gebrauch nach einiger Zeit rutschige Rückstände auf Oberflächen, insbesondere auf Metall oder Betonböden. Aus diesem Grund sollte darauf geachtet werden, dass nach dem Einsatz von Nebeleffekten keine Rückstände auf Traversen, Galerien, Treppen oder ähnlichen Oberflächen hinterlassen werden. An diesen Stellen kann eine ernsthafte Rutschgefahr und damit Gefahr für Leib und Leben der Mitarbeiter bestehen. Rückstände von Nebelfluiden können sich auch in Luftfiltern sammeln und diese verstopfen. Dunst aus Mineralöl neigt dazu, sich über den Bühnenbereich hinaus auszubreiten, sich auf elektronischen Geräten als Schmierfilm niederzuschlagen und Luftfilter zu verstopfen. Dieses Problem tritt üblicherweise bei Crackern auf. In den letzten Jahren konnte es jedoch durch eine kontrollierte und reduzierte Tropfengröße abgemildert werden.

Im Wesentlichen werden vier verschiedene Nebelfluid-Typen zur Erzeugung von künstlichen Nebeleffekten benutzt:

Wasser
ein Gemisch aus Wasser und einem oder mehreren Glykolen oder Glycerin
reines Glykol
hochraffiniertes Mineralöl

Jeder dieser Typen hat spezielle Vor- und Nachteile und einen anderen Brechungsindex.

Der Brechungsindex ist ein Messwert der optischen Dichte eines transparenten Stoffes. Luft hat einen Index von 1, Wasser hingegen hat einen Index von ungefähr 1,35. Die unterschiedlichen Glykole oder Mineralöle haben andere Indizes, üblicherweise jedoch höher als der von Wasser. Wenn ein Lichtstrahl mit einem bestimmten Winkel von einem Medium in ein anderes Medium unterschiedlicher Dichte wechselt, wird er von seinem ursprünglichen Pfad weggebrochen. Je größer der Brechungsindex des Mediums, desto größer ist die Brechung und damit die Streuung des Lichtstrahls.

Vor der Einführung von Nebelfluiden auf Glykol-Basis und hochraffiniertem Mineralöl wurden Nebelfluide eingesetzt, die auf grobem Mineralöl oder Kerosin basierten und durch Erhitzen einen Nebeleffekt erzeugten. Diese Nebelfluide waren im besten Fall unangenehm, wenn nicht sogar gefährlich.

# Wasser

Wasser hat als Nebelfluid folgende Vor- und Nachteile:

Vorteile	Nachteile
preiswert	verdunstet schneller als alle anderen Fluide
ungefährlich für die Gesundheit	Wasser hat den kleinsten Brechungsindex, streut also am wenigsten das Licht.

# Wasser-Glykol-Mischung

Die herkömmliche und am weitesten verbreitete Methode zur Erzeugung von künstlichem Nebel sind Systeme auf Glykol-Basis. Die Mischungen werden teilweise als Fluide auf Glykol-Basis bezeichnet, weil sie Glykol enthalten, teilweise aber auch als Fluide auf Wasser-Basis, weil sie zu einem Teil aus Wasser bestehen. Die Tropfen des damit erzeugten Nebels bestehen aus einer Wasser-Glykol-Mischung. Das Glykol verhindert, dass die Wasser-Glykol-Tropfen in der Luft verdunsten. Gleichzeitig wird der Brechungsindex der Tropfen verbessert, wodurch mehr Licht vom Nebel gestreut wird.

Wasser-Glykol-Mischungen haben als Nebelfluid folgende Vor- und Nachteile:

Vorteile	Nachteile
verdunsten langsamer als Wasser;	teurer als Wasser;
der Brechungsindex ist größer als bei Wasser.	sie schlagen sich als rutschiger Belag auf Oberflächen nieder.
Verschiedene Mischungsverhältnisse von Wasser und Glykol können unterschiedliche Nebel-Effekte erzeugen.	Verschüttetes Fluid ist sehr rutschig und stellt damit
eine Rutschgefahr dar.

Diese Fluide sind in den meisten Fällen Mischungen aus Wasser und einem oder mehreren der folgenden Glykole bzw. Glyzerine:

propylene Glykole
triethylene Glykole
diethylene Glykole
dipropylene Glykole
1,3-butylene Glykole
Glyzerin, auch als Glyzerol bezeichnet.

Glykol und Glyzerin sind Alkohole und haben eine Molekülstruktur, die aus zwei oder drei Hydroxyl-Gruppen – den sogenannten Polyhydroxyl-Alkoholen – besteht. „Normaler“ Alkohol, wie er in Bier oder Wein enthalten ist, besteht aus nur einer Hydroxyl-Gruppe und wird auch als Ethylenalkohol bezeichnet. Eine Hydroxyl-Gruppe besteht aus einem Sauerstoffatom und einem Wasserstoff-Atompaar.

Wie die Ethylenalkohole vermischen sich auch die Polyhydroxyl-Alkohole sehr gut mit Wasser. Aber anders als die Ethylene verdunsten die Polyhydroxyle sehr langsam und übertragen diese Eigenschaft beim Vermischen auf das Wasser. Zusätzlich hat das Gemisch aus Polyhydroxyl-Alkohol und Wasser einen größeren Brechungsindex, sodass Lichtstrahlen sehr gut gebrochen werden und eine gute Streuung der Lichtstrahlen erfolgt. Verschiedene Mischungsverhältnisse zwischen Polyhydroxyl-Alkohol und Wasser bewirken unterschiedliche Eigenschaften des entsprechenden Nebelfluids.

Polyhydroxyl-Alkohole sind sehr weit verbreitet und werden seit Generationen in unzähligen Produkten und industriellen Prozessen eingesetzt. Man findet sie unter anderen in Deodorants und Handcremes, aber auch in Bremsflüssigkeit oder Enteiser. Der Gebrauch von Glycerin ist seit mehr als 100 Jahren dokumentiert. Darüber hinaus gehört Glycerin zu den harmlosesten und heute am meisten verwendeten Chemikalien. Die genaue Zusammensetzung der Wasser-Glykol Mischungen bei Nebelfluiden aus einem Glykol-System sind in der Regel streng bewachte Industriegeheimnisse. Es ist jedoch für Lichtdesigner und Techniker sinnvoll, die groben Unterschiede zwischen den einzelnen Verfahren und Produkten zu kennen und zu verstehen.

# PEG200, Triethylen-Glykol und Mineralöl-Fluide

Durch den Wasseranteil einer Wasser-Glykol-Mischung verdunstet der resultierende Nebeleffekt in einem annehmbaren Zeitraum. Die Tropfen sind durch den Wasseranteil relativ groß, was die Verdunstung begünstigt. Manchmal ist jedoch ein Nebeleffekt erwünscht, der eine noch längere Verdunstungs- oder Verflüchtigungszeit und bessere Schwebeeigenschaften aufweist. Durch den Einsatz von Nebelfluiden ohne Wasseranteil können die Tropfen verkleinert werden und weisen dann durch ihre geringe Größe sehr lange Verdunstungszeiten und gute Schwebeeigenschaften auf.

Die meisten dieser Dunsteffekte ohne Wasseranteil werden mit hochraffiniertem Mineralöl oder mit Nebelfluiden hergestellt, die ausschließlich aus Polyethylen-Glykol 200 (PEG200) oder Triethylen-Glykol bestehen und bei Raumtemperatur so gut wie nicht verdunsten.

PEG200 und Triethylen-Glykol haben folgende Vor- und Nachteile:

Vorteile	Nachteile
sehr lange Verdunstungszeiten, der Effekt bleibt über eine lange Zeit bestehen;	sehr lange Verdunstungszeiten, der Effekt ist schwer zu beseitigen;
hoher Brechungsindex, streut das Licht sehr gut.	sie schlagen sich als rutschiger Belag auf Oberflächen nieder.
	Verschüttetes Fluid ist sehr rutschig und stellt damit eine Rutschgefahr dar.

Hochraffiniertes Mineralöl hat folgende Vor- und Nachteile:

Vorteile	Nachteile
verdunstet nicht, der Effekt bleibt über eine lange Zeit bestehen;	verdunstet nicht, der Effekt ist schwer zu beseitigen;
hoher Brechungsindex, streut das Licht sehr gut.	schlägt sich als rutschiger Belag auf Oberflächen nieder.
	Verschüttetes Fluid ist sehr rutschig und stellt eine Rutschgefahr dar.

# Sicherheitshinweis zu Nebelfluiden

Nach § 30 der Berufsgenossenschaft-Vorschrift „Veranstaltungs- und Produktionsstätten für szenische Darstellung“ (BGV C1) hat der Unternehmer dafür zu sorgen, dass durch den Gebrauch von Nebeleffekten bei bestimmungsgemäßem Einsatz Verletzungen sowie gesundheitliche Schädigungen vermieden werden. Diese Forderung ist laut BGV C1 erfüllt, wenn bei der Verwendung von chemischen Nebeln die Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) für einzelne Bestandteile eingehalten wird.

Nebelfluide unterliegen in ihrer Reinheit den Vorschriften des Deutschen Arzneimittelbuchs, da der aus ihnen entstehende Nebel eingeatmet wird und somit in den menschlichen Körper gelangt. Um die Reinheit zu gewährleisten, wird von Herstellern vielfach durch Umkehrosmose erzeugtes demineralisiertes Wasser an Stelle von destilliertem Wasser als Grundlage für das Nebelfluid verwendet. Nach Mischung und Abfüllung sollte dieses, z. B. durch UV-Bestrahlung, keimfrei gemacht werden. Nur so lassen sich Gesundheits- und Materialschäden durch verkeimtes Nebelfluid vermeiden.

Qualitativ hochwertige Nebelfluide besitzen in der Regel ein Sicherheitsdatenblatt, das der Hersteller im Internet oder auf Aufforderung zur Verfügung stellt. Bestehen Zweifel an der Qualität eines Nebelfluids, so sollte man das Sicherheitsdatenblatt etwas genauer unter die Lupe nehmen. Fehlt das Sicherheitsdatenblatt ganz, so ist Vorsicht geboten.