Из чего делают головку спички. Как делают спички

Головки спички прошла интересные этапы своего развития. А началось все с того, когда высекание искр при ударе камня о кусок FeS 2 и поджигание ими обуглившихся кусков дерева или растительных волокон, было практически единым способом получения огня человеком.

Первые спички, основанные на химических реакциях, начали делать в конце 18 в. Вначале это были древесные лучинки, на кончике которых в виде головки закреплялись хлорат калия (бертолетова соль КСlO 3) и . Головка спички погружалась в серную кислоту, происходила вспышка и лучинка загоралась.

Важнейшим этапом развития химии на пути к современным спичкам было введение в состав массы спичечной головки (1833). Такие спички легко зажигались от трения о шероховатую поверхность. Однако при горении они создавали неприятный запах и главное, их производство было весьма вредно для рабочих. Пары белого фосфора приводили к тяжелейшему заболеванию – фосфорному некрозу костей.

В 1847 г. было установлено, что белый фосфор при нагревании в закрытом сосуде без доступа воздуха превращается в другую модификацию – . Он гораздо менее летуч и практически не ядовит. Вскоре белый фосфор в головках спичек был заменен на красный. Такие спички зажигались лишь при трении о специальную поверхность из красного фосфора, клея и других веществ.

Существует несколько разновидностей современных спичек. По назначению различают спички, зажигающиеся в обычных условиях, влагоупорные (рассчитанные на зажигание после хранения во влажных условиях), ветровые (зажигающиеся на ветру) и др.

При сгорании спички необходимо в целях безопасности получить нетлеющий уголек от соломки и удержать на нем раскаленный шлак от сгоревшей головки. Для устранения тления соломки и закрепления шлака от головки соломку пропитывают веществами, образующими на ее поверхности при горении пленку. Благодаря этой пленке прекращается сгорание угля. Она же закрепляет шлак от головки спички. В качестве противотлеющих веществ используют фосфорную кислоту и ее соль (NH 4) 2 НРO 4 .

Для обеспечения эффективного перехода пламени от головки к соломке последняя около головки пропитывается расплавленным парафином. Парафин легко воспламеняется при горении головки и дает яркое пламя, что важно в случае использования спички как источника света. Кроме того, он безопасен при хранении спичек, не выделяет при горении копоти, дыма или вредных газов.

За период более чем 150 лет химия головки спички насчитывает большое количество рецептур зажигательных масс. Они являются сложными многокомпонентными системами. В них входят: окислители (КСlO 3 , К 2 Сr 2 O 7 , МnO 2), дающие кислород, необходимый для горения; горючие вещества (сера, животные и растительные клеи, сульфид фосфора P 4 S 3); наполнители – вещества, предотвращающие взрывной характер горения головки (измельченное стекло, Fe 2 O 3); склеивающие вещества (клеи), которые одновременно являются и горючими; стабилизаторы кислотности (ZnO, СаСО 3 и др.); вещества, окрашивающие спичечную массу в определенный цвет (органические и неорганические красители).

Температура спичечных головок достигает 1500 0 С, а температура их воспламенения лежит в пределах 180–200 0 С.

Фосфорная (терочная) масса также является многокомпонентной. Она наносится на узкие боковые наружные стороны спичечной коробки. В состав наиболее распространенной терочной массы входят: красный фосфор, сульфид сурьмы (3) Sb 2 S 3 , железный сурик Fe 2 O 3 , пиролюзит MnO 2 , мел СаСО 3 , клей.

Следует отметить, что реакция, протекающая при сгорании головки спички, – это один из наиболее бурных и опасных химических процессов. Поэтому обращение со спичками требует к себе уважительного отношения.

Спички в течение многих десятилетий были одним из важнейших элементов человеческой жизни, да и сегодня играют не последнюю роль в нашем повседневном обиходе. Обычно, чиркая спичкой о коробок, мы даже не задумываемся над тем, какие химические реакции происходят в эту секунду и сколько изобретательности и сил положили люди, чтобы иметь такое удобное средство добывания огня. Обыкновенные спички, несомненно, принадлежат к числу самых удивительных изобретений человеческого ума.

Чтобы убедиться в этом, достаточно вспомнить, скольких усилий требовало разведение огня в прежние времена. Правда, от утомительного способа извлекать огонь трением наши предки отказались еще в древности. В средние века появилось для этой цели более удобное приспособление - огниво, но и с ним разжигание огня требовало известной сноровки и усилий. При ударе стали о кремень высекалась искра, которая попадала на трут, пропитанный селитрой. Трут начинал тлеть. Приложив к нему листок бумаги, стружку или любую другую растопку, раздували огонь. Раздувание искры было самым неприятным моментом в этом занятии. Но можно ли было обойтись без него?

Немного истории

Кто-то придумал обмакнуть сухую лучинку в расплавленную серу. В результате на одном кончике лучины образовывалась серная головка. Когда головку прижимали к тлеющему труту, она вспыхивала. От нее загоралась вся лучинка. Так появились первые спички.

Надо сказать, что в течение всей своей предыдущей истории люди старались получить огонь с помощью механических воздействий - трения или удара. При таком подходе серная спичка могла играть только вспомогательную роль, поскольку непосредственно добыть огонь с ее помощью было нельзя, ведь она не загоралась ни от удара, ни от трения.

Но вот в конце XVIII века известный химик Бертолле доказал, что пламя может быть результатом химической реакции. В частности, если капнуть серной кислотой на хлорноватистокислый калий (бертолетову соль), возникнет пламя. Это открытие позволило подойти к проблеме добывания огня совсем с другой стороны. В разных странах начались многолетние изыскания по созданию спичек с концом, намазанным тем или иным химическим веществом, способным возгораться при определенных условиях.

В 1812 году Шапсель изобрел первые самозажигающиеся спички, еще весьма несовершенные, однако с их помощью можно было добыть пламя гораздо скорее, чем при помощи огнива. Спички Шапселя представляли собой деревянные палочки с головкой из смеси серы, бертолетовой соли и киновари (последняя служила для окраски зажигательной массы в красивый красный цвет).

В солнечную погоду такая спичка зажигалась при помощи двояковыпуклой линзы, а в других случаях - при соприкосновении с капелькой концентрированной серной кислоты. Эти спички были очень дороги и, кроме того, опасны, так как серная кислота разбрызгивалась при воспламенении головки и могла вызывать ожоги. Понятно, что они не получили широкого распространения.

Более практичными должны были стать спички с головками, загорающимися при легком трении. Однако сера не годилась для этой цели. Искали другое легковоспламеняющееся вещество и тут обратили внимание на белый фосфор, открытый в 1669 году немецким алхимиком Брандом. Фосфор гораздо более горюч, чем сера, но и с ним не все сразу получилось.

Поначалу спички зажигались с трудом, так как фосфор выгорал слишком быстро и не успевал воспламенить лучину. Тогда его стали наносить поверх головки старой серной спички, предполагая, что сера быстрее загорится от фосфора, чем древесина. Но эти спички тоже загорались плохо. Дело пошло на лад только после того, как стали подмешивать к фосфору вещества, способные при нагревании выделять необходимый для воспламенения кислород.

Сейчас уже трудно сказать, кто первый придумал удачный рецепт зажигательной массы для фосфорных спичек. По-видимому, это был австриец Ирини. В 1833 году он предложил предпринимателю Ремеру следующий способ изготовления спичек:

«Нужно взять какого-нибудь горячего клея, лучше всего гуммиарабика, бросить в него кусок фосфора и сильно взболтать склянку с клеем. В горячем клее при сильном взбалтывании фосфор разобьется на мелкие частицы. Они так тесно слипаются с клеем, что образуется густая жидкость беловатого цвета. Дальше к этой смеси нужно прибавить мелко растертый порошок перекиси свинца. Все это размешивается до тех пор, пока не получится однообразная бурая масса. Предварительно надо приготовить серники, то есть лучинки, концы которых покрыты серой.

Сверху серу нужно покрыть слоем фосфорной массы. Для этого серники обмакивают в приготовленную смесь. Теперь остается их высушить. Таким образом получаются спички. Они воспламеняются очень легко. Их стоит только чиркнуть о стенку».

Это описание дало возможность Ремеру открыть спичечную фабрику. Он, впрочем, понимал, что носить спички в кармане и чиркать ими о стенку неудобно и придумал упаковывать их в коробки, на одну из сторон которых клеили шершавую бумажку (готовили ее просто - обмакивали в клей и сыпали на нее песок или толченое стекло).

При чирканьи о такую бумажку (или о любую шершавую поверхность) спичка воспламенялась. Наладив для начала пробный выпуск спичек, Ремер потом расширил производство в сорок раз - так велик был спрос на его товар, и заработал на выпуске спичек огромные деньги. Его примеру последовали другие фабриканты, и вскоре во всех странах фосфорные спички сделались ходовым и дешевым товаром.

Постепенно было разработано несколько различных составов зажигательной массы. Уже из описания Ирини видно, что в головку фосфорной спички входило несколько компонентов, каждый из которых выполнял свои функции. Прежде всего, здесь был фосфор, игравший роль воспламенителя. К нему подмешивали вещества, выделяющие кислород.

Помимо достаточно опасной бертолетовой соли в этой роли могли употреблять перекись марганца или сурик, а в более дорогих спичках - перекись свинца, которая вообще являлась наиболее подходящим материалом. Под слоем фосфора помещались менее горючие вещества, передающие пламя от воспламенителя деревянной лучине. Это могли быть сера, стеарин или парафин. Для того чтобы реакция не шла слишком быстро и дерево успело нагреться до температуры горения, добавляли нейтральные вещества, например, пемзу или порошкообразное стекло. Наконец в массу подмешивали клей, для того чтобы соединить между собой все остальные компоненты.

При трении головки о шероховатую поверхность в месте соприкосновения возникала теплота, достаточная для зажигания ближайших частичек фосфора, от которых воспламенялись и другие. При этом масса настолько нагревалась, что тело, содержащее кислород, разлагалось. Выделявшийся кислород способствовал воспламенению легкозагорающегося вещества, которое находилось под головкой (серы, парафина и т.п.). От него огонь передавался дереву.

Спичку – в массы!

Спичечное производство с самого начала приняло крупные масштабы, ведь годовое потребление спичек исчислялось десятками и сотнями миллиардов штук. Без всесторонней механизации тут было не обойтись. Фабрикация спичек делилась на две главные операции:

1) изготовление палочек (спичной соломки),
2) приготовление зажигательной массы и макание в нее соломки.

Наиболее употребительной породой дерева для спичек была осина, а также тополь, ива, сосна, ель, древесина которых имела крепкие прямые волокна. Высушенные бревна резали на куски длиной около 1 м. Каждый кусок раскалывали накрест на четыре части и снимали с него кору. Полученный чурбан укрепляли на столярном верстаке и строгали с помощью специального рубанка, рабочая часть которого состояла из нескольких трубочек, заостренных спереди.

При прохождении таким рубанком вдоль дерева получались длинные круглые или прямоугольные палочки (в зависимости от формы трубочек соломке можно было придать любое поперечное сечение). Затем обычным рубанком сглаживали неровности, образовавшиеся в виде желобков от вынутых лучинок, снимали второй слой, вновь выравнивали дерево и так далее. Получившиеся лучинки резали на части, имеющие длину спички. Эту операцию производили на станке, имевшем очень простое устройство.

Лучинки укладывались в корыто и подвигались вплотную к регулирующей пластинке, а затем с помощью рычага и ножа отрезали установленную длину.

Пора бы механизировать процесс

Вместо ручного строгания очень скоро стала применяться специальная машина. Дерево здесь упиралось в конец станины и обрабатывалось при помощи режущего устройства, в котором имелось несколько заостренных трубочек, вырезающих лучинки при движении режущего устройства. Для того чтобы подвергнуться обработке на этой машине, бревно сначала разрезалось на доски. Машина эта, впрочем, имела много недостатков и давала большой отход. Поэтому в дальнейшем ее заменили другие, а сам процесс резки лучинок был разбит на несколько операций.

Для дальнейшей обработки соломку необходимо было уложить ровными и параллельными рядами. Для этой цели тоже употребляли специальную машину. На платформу, которая получала быстрые сотрясательные движения, устанавливали перегороженный ящик, причем расстояние между перегородками соответствовало длине спички. При быстром движении ящика соломки укладывались между перегородками в отделения ящика, а мусор проваливался через его нижние отверстия. Затем ящик снимали и переворачивали. Соломка оставалась на доске параллельными рядами и в таком виде направлялась в макальную.

Перед обмакиванием соломку укладывали в специальную рамку, состоявшую из основания и двух крепившихся к нему железных стержней, на которые надевались деревянные дощечки. Поперек дощечек проходили желобки, расположенные параллельно друг другу. Длина этих желобков делалась такой, чтобы положенная в них соломка выступала приблизительно на четверть своей длины. Заполненные дощечки надевались на стержни одна над другой. Сверху все они прикрывались доской и зажимались клиньями. Таким образом получалась рамка, в которой помещалось около 2500 спичек. В дальнейшем эта операция была механизирована и выполнялась специальной наборной машиной.

Каждую спичку необходимо было обмакивать дважды - сначала в серу или парафин, а потом в зажигательную массу. Изготовление зажигательной массы было сложным делом, требовавшим больших предосторожностей. Особое значение имело ее тщательное перемешивание. Для этого каждая составная часть сильно измельчалась до порошкообразного состояния. Первоначально обмакивание спичек происходило вручную с помощью макальной сковороды.

Макальная сковорода состояла из двух частей: плоской и углубленной. Первая делалась несколько больше наборной рамы и служила собственно для обмакивания в расплавленную массу. Слой ее здесь был незначителен и соответствовал вышине парафинированной (или серненой) части спички. Вторая часть служила резервуаром для массы и способствовала сохранению постоянного уровня.

Позже была изобретена макальная машина. Она состояла из чугунного резервуара, окруженного другим чугунным резервуаром. Во внешнем резервуаре находилась зажигательная масса. Между обоими резервуарами заливалась теплая вода для согревания массы. Внутренний резервуар был закрыт со всех сторон и лишь в верхней доске имел поперечную щель, в которой помещался валик. Вращаясь, валик захватывал своей нижней половиной часть массы из резервуара и наносил ее на концы спичек.

Для большего удобства работы над верхней доской резервуара имелась особая макальная плита, на которую устанавливалась наборная рама и которая легко двигалась над макальным валиком при помощи зубчатых реек и шестерней, укрепленных на оси валика. Над макальным валиком помещался другой, который служил для равномерного надавливания проходящих под ним наборных рам к нижнему валику. Из макальной машины наборные рамы переносились в сушильную камеру. После просушки спички вынимали из наборных рам и укладывали в коробки. Долгое время эта работа выполнялась вручную, но потом появились машины и для этой операции.

Убийственные спички становятся безопасными

Большим недостатком фосфорных спичек была ядовитость фосфора. На спичечных фабриках рабочие быстро (иногда за несколько месяцев) отравлялись парами фосфора и делались неспособны к труду. Вредность этого производства превосходила даже зеркальное и шляпное. Кроме того, раствор зажигательной массы в воде давал сильнейший яд, которым пользовались самоубийцы (а нередко и убийцы).

В 1847 году Шретер открыл неядовитый аморфный красный фосфор. С этого времени появилось желание заменить им опасный белый фосфор. Раньше других эту задачу удалось разрешить знаменитому немецкому химику Бетхеру. Он приготовил смесь из серы и бертолетовой соли, смешав их с клеем, и нанес ее на лучинки, покрытые парафином. Но, увы, эти спички оказалось невозможно зажечь о шершавую поверхность.

Тогда Бетхер придумал смазать бумажку особым составом, содержащим некоторое количество красного фосфора. При трении спички о такую поверхность частички красного фосфора воспламенялись за счет прикасающихся к ним частиц бертолетовой соли головки и зажигали последнюю. Новые спички горели ровным желтым пламенем. Они не давали ни дыма, ни того неприятного запаха, который сопутствовал фосфорным спичкам. Изобретение Бетхера поначалу не заинтересовало фабрикантов.

Впервые «безопасные спички» стали выпускать в 1851 году шведы братья Лундстремы. Поэтому бесфосфорные спички долго называли «шведскими». После революции 1917 года в России была даже шутливая поговорка:

«Спички шведские, головки советские!
Пять минут вонь, потом огонь».

Как только безопасные спички получили распространение, во многих странах было запрещено производство и продажа фосфорных спичек. Через несколько десятилетий их выпуск совершенно прекратился.

Спичка состоит из головки и соломки

Головка представляет собой взвесь порошкообразных веществ в растворе клея. В число порошкообразных веществ входят окислители - бертолетова соль и калиевый хромпик, отдающие кислород при высокой температуре, эта температура несколько снижена добавкой катализатора - пиролюзита.

Отдаваемым окислителями кислородом, а также кислородом воздуха окисляется содержащаяся в головке сера, при этом выделяется сернистый газ, придающий загорающейся спичке характерный запах, при горении головки образуется шлак с порами, похожий на стекло. Кратковременной вспышки головки было бы недостаточно для поджигания соломки. Но парафин, находящийся под головкой, при её горении закипает, его пары воспламеняются, и этот огонь переносится на спичечную соломку. Для управления скоростью горения в число порошкообразных веществ введены молотое стекло, цинковые белила, железный сурик.

Спичечная соломка в российских и ранее советских спичках чаще всего представляет собой осиновую палочку. Во избежание её тления она пропитывается 1,5%-м раствором Н 3 РО 4 .

Намазка спичечного коробка , о которую трут спичкой при её поджигании, тоже представляет собой взвесь порошкообразных веществ в растворе клея. Но состав порошкообразных веществ несколько иной. В их число входит сульфид сурьмы(III) и красный фосфор, который при трении головки о намазку переходит в белый фосфор, мгновенно вспыхивающий при контакте с воздухом и поджигающий головку. Чтобы при зажигании не загорелась вся намазка, частички красного фосфора разделены плохо горящими веществами - железным суриком, каолином, гипсом, молотым стеклом.

Состав головки спички				Состав намазки («тёрки»)
Бертолетова соль Стекло молотое Свинцовый сурик Костный клей Сера Белила цинковые Дихромат калия	KClO 3 SiO 2 Pb 3 O 4 S ZnO K 2 Cr 2 O 7	46,5 % 17,2 % 15,3 % 11,5 % 4,2 % 3,8 % 1,5 %		Антимонит Фосфор (красный) Железный сурик Костный клей Стекло молотое Мел Белила цинковые	Sb 2 S 3 P Fe 2 O 3 SiO 2 CaCO 3 ZnO	41,8 % 30,8 % 12,8 % 6,7 % 3,8 % 2,6 % 1,5 %

Процесс сгорания головки спички

Скоростная съемка 4000 кадров в секунду

Общая оценка материала: 4.9

Спичка

Спи́чка - палочка (черенок, соломка) из горючего материала, снабжённая на конце зажигательной головкой, служащая для получения открытого огня.

Этимология и история слова

Слово «спичка» является производным от старорусского слова «спички» - множественной несчётной формы слова «спица» (заострённая деревянная палочка, заноза ). Первоначально это слово обозначало деревянные гвозди, которые использовались при изготовлении обуви (для крепления подошвы к головке). В таком значении слово и посейчас используется в ряде регионов России. Первоначально для обозначения спичек в современном понимании использовалось словосочетание «зажигательные (или самогарные) спички» и только с повсеместным распространением спичек первое слово стало опускаться, а потом и вовсе исчезло из обихода.

Основные виды современных спичек

По материалу спичечной палочки спички можно подразделить на деревянные (изготовленные из мягких пород дерева - осины, липы, тополя, американской белой сосны и т. п.), картонные и восковые (парафиновые - изготовленные из хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином).

По методу зажигания - на тёрочные (зажигающиеся при трении о специальную поверхность - тёрку) и бестёрочные (зажигающиеся при трении о любую поверхность).

В России наиболее распространёнными являются осиновые тёрочные спички, составляющие более 99 % выпускаемых спичек.

Тёрочные спички различного типа являются основным массовым видом спичек во всём мире.

Бестёрочные (сесквисульфидные) спички выпускаются, в основном, в Англии и США в ограниченном количестве.

Температура горения

В спичке температура пламени 750-850 °C, при этом 300 °C - температура воспламенения дерева, а температура горения дерева равняется примерно 800 - 1000 °C.

Производство спичек в России

Выпуск фосфорных спичек начался в России примерно в 1833-37 гг., но ни упаковки, ни этикетки первых фабрик не сохранились, да и точных документальных данных по их месторасположению пока не обнаружено. Первый всплеск развития производства спичек приходится на 1840-е гг. К 1848 г. в России работало уже более 30 спичечных мануфактур. В ноябре 1848 года вышел закон, разрешающий производство спичек только в Москве и Санкт-Петербурге и ограничивающий розничную продажу спичек. В результате, в 1849 г. в России осталась только одна спичечная фабрика. В 1859 г. было разрешено «повсеместно, как в Империи, так и в Царстве Польском производить выделку фосфорных спичек». К 1913 г. в России действовало 251 зарегистрированное производство спичек.

В России достаточно рано обратили внимание на чрезвычайную опасность белого фосфора - уже в 1862 г. появились ограничения на оборот белого фосфора, а в 1882 г. на спички из белого фосфора был установлен акциз вдвое больший, чем на «шведские» спички. К началу XX века производство спичек с использованием белого фосфора в России постепенно сошло на нет.

С 1863 г. в России началась постепенная механизация спичечного производства и к 1914 г. большинство спичечных фабрик было оснащено по крайней мере несколькими механическими станками, работавшими, в основном, от паровых машин.

С 1914 по 1926 гг. (вследствие Первой мировой войны, революции, распада империи, гражданской войны и послереволюционной разрухи) производство спичек в России неуклонно снижалось. К 1931 г. в СССР работала только 31 спичечная фабрика.

К 1922 г. всё спичечное производство в СССР было национализировано. С этого времени начинается очередное возрождение спичечного производства. На первом этапе простаивающее оборудование с закрывшихся фабрик сосредотачивается на работающих. Несколько мелких фабрик, располагавшихся поблизости друг от друга, были объединены. Но и к середине 30-х годов производство спичек все ещё не обеспечивало потребности страны. К 1940 г. на многих фабриках была проведена реконструкция, были установлены первые спичечные автоматы, и производство спичек значительно увеличилось. Страна стала экспортировать спички в коммерческих масштабах.

В 1941-43 гг. более половины предприятий по производству спичек (дававших более 2/3 производства) были разрушены в ходе войны и оккупации. В 1948 г. производство спичек было на уровне начала 1930-х гг.

В течение 1944-60 гг. несколько разрушенных предприятий было восстановлено, большинство предприятий было переоснащено новым оборудованием и к середине 1960-х спичечный кризис в стране был, в основном, ликвидирован.

Современые Российские спички

К 1980 г. спичечные фабрики прошли ряд модернизаций и реконструкций, и страна вновь стала в массовом количестве экспортировать спички.

Переход от плановой социалистической экономики к рыночной застал руководство большинства предприятий врасплох. Непонимание руководителями предприятий условий работы в рыночной экономике, полное отсутствие в стране грамотных экономистов и маркетологов привело сначала к кризису перепроизводства (из-за того, что предприятия оказались отрезанными от экспортных рынков, резкого наплыва дешёвых импортных зажигалок и полного безразличия к этим фактам государства), а затем - к массовому банкротству фабрик. Не разориться удалось лишь немногим. Однако и сейчас будущее некоторых спичечных фабрик находится под вопросом.

С другой стороны, в стране появился новый рынок спичек - спичек для маркетинга и презентаций. Старые спичечные фабрики не смогли вовремя обосноваться на этом рынке, и сейчас он активно осваивается, в основном, небольшими фирмами. Одна из таких фирм выпустила даже несколько спичек длиной в 1 метр.

Стоимость коробка спичек в СССР была минимально возможной и составляла 1 коп. за коробок (это около 60 спичек). Впрочем, это никак не отражало их себестоимость. Спички часто являлись дефицитом. Сейчас (2011) г. коробок, практически не изменившийся с тех времён, стоит порядка 1 руб. В позапрошлом веке спички стоили дорого и были доступны далеко не всем.

Упаковка

Изготовление

Спички изготавливаются в соответствии с ГОСТ 1820-2001 «Спички. Технические условия».

Спичечная соломка во избежание её тления пропитывается 1,5%-ным раствором Н 3 РО 4 , а затем парафинируется (окунанием в расплавленный парафин).

Состав головки спички Бертолетова соль KClO 3 46,5 % Хромпик K 2 Cr 2 O 7 1,5 % Сера 4,2 % Свинцовый сурик Pb 3 O 4 15,3 % Белила цинковые 3,8 % Стекло молотое 17,2 % Клей костяной 11,5 %

Состав «тёрки» Красный фосфор 30,8 % Трёхсернистая сурьма Sb 2 S 3 (??) 41,8 % Железный сурик или мумия Fe 2 O 3 12,8 % Мел CaCO 3 2,6 % Белила цинковые 1,5 % Стекло молотое 3,8 % Клей костяной 6,7 %

Специальные спички

Помимо обычных (бытовых) спичек изготовляются также специальные:

• Штормовые (охотничьи) - горящие на ветру, в сырости и под дождём.
• Термические - развивающие при горении более высокую температуру и дающие при сгорании головки большее количество тепла.
• Сигнальные - дающие при горении цветное пламя.
• Фотографические - дающие мгновенную яркую вспышку, используемую при фотографировании.
• Каминные - очень длинные спички, чтобы зажигать камины.
• Газовые - чуть более короткие, чем каминные, чтобы зажигать газовые горелки.
• Декоративные (подарочные, коллекционные ) - ограниченные выпуски коробков с различными рисунками (подобно почтовым маркам), сами спички часто имели цветную головку (розовую, зелёную). Выпускались также отдельно наборы этикеток размером с коробок.
• Хозяйственные - имели, как теперь говорят, «экономичную упаковку».

Музеи спичек

Музеи спичек существуют в Швеции, Швейцарии и Германии. Небольшой музей спичек есть и в России - в Рыбинске.

Применение

Помимо основного назначения, спички иногда используются:

• Вместо счётных палочек для обучения детей. При этом головки спичек срезаются или смываются водой, чтобы не спровоцировать пожар.
• Как условная денежная единица при различных карточных и других играх.
• Для изготовления спичечных домиков.
• Для жеребьёвки.
• Для различных логических игр, а также игр на аккуратность.
• Спички, заточенные ножом или правильно обломанные, можно использовать в качестве зубочисток.
• Спичка, на которую намотана вата, заменяет ватную палочку.
• Спички часто используются как реквизит для фокусов.
• Спичечные коробки используются для хранения мелких предметов. Например, радиолюбители хранят в них мелкие радиодетали. Иногда несколько коробков склеиваются так, чтобы получилось хранилище с несколькими отделениями в виде миниатюрного комода.
• Коллекционирование спичек, спичечных коробков, этикеток и т. п. - филумения.
• В играх с детьми.
• Как закладка при чтении книги.
• В пиротехнике.
• Коробок может быть использован как ёмкость для удержания мелких животных (например, насекомых)
• Для удлинения стержней для ручки.
• Интересный факт: спичка часто применяется как объект для сравнения размера при фотографировании небольших предметов, таких как современные радиодетали. При этом предполагается то, что спичку все видели, и используется то, что её всегда нетрудно найти для выполнения фото.

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Спи́чка - палочка (черенок, соломка) из горючего материала, снабжённая на конце зажигательной головкой, служащая для получения открытого огня.

Спички - относительно недавнее изобретение человечества, они пришли на смену огниву около двух веков назад, когда уже работали ткацкие станки, ходили поезда и пароходы. Но только в 1844 году было объявлено о создании безопасных спичек.

Прежде чем в руках человека человека вспыхнула спичка произошло много событий, каждое из которых внесло свою лепту на долгом и сложном пути создания спички.

Хотя использование огня восходит к заре человечества, считается, что первоначально спички были изобретены в Китае в 577 году при династии Ци, которая правила в северной части Китая (550-577). Придворные оказались в военной осаде и остались без огня изобрели их из серы.

Но давайте узнаем историю этой повседневной вещицы подробнее …

Описание этих спичек дает Тао Гу в своей книге «Доказательства чрезвычайного и сверхъестественного» (ок. 950 года):

«Если что-то неожиданное происходит в одночасье, это занимает некоторое время. Проницательный человек упростил малым палочки сосны пропитав серой. Они были готовы к использованию. Осталось только тереть их на неровной поверхности. Получалось пламя, большое, как пшеничный колос. Это чудо называется «раб, одетый светом». Но когда я начал торговать ими, называл их палочки огня». В 1270 спички уже свободно продавались на рынке в городе Ханчжоу.

В Европе спички были изобретены только в 1805 году французским химиком Шанселем, хотя уже в 1680 году ирландский физик Роберт Бойл (открывший закон Бойля), покрыл фосфором небольшой листок и взял уже известную нам деревянную палочку с серной головкой. Он потер ее о бумагу и в результате вспыхнул огонь.

Слово «спичка» происходит от старорусского слова спица - заострённая деревянная палочка, или заноза. Первоначально спицами называли деревянные гвозди, которыми крепили подошву к обуви. Первое время в России спички назывались «зажигательные, или самогарные спички».

Палочки для спичек бывают как деревянные (применяются мягкие породы дерева - липа, осина, тополь, американская белая сосна …), так и картонные и восковые (хлопчатобумажный жгут пропитанный парафином).

Коллекционирование спичечных этикеток, коробков, самих спичек и других с ними связанных предметов называют филуменией. А их коллекционеров называют филуменистами.

По методу зажигания спички бывают тёрочные, которые зажигаются при трении о поверхность спичечного коробка и бестёрочные, которые зажигаются о любую поверхность (вспомните как Чарли Чаплин зажигал спичку о свои брюки).

В древности, чтобы развести огонь, наши предки использовали трение дерева об дерево, потом стали использовать кремень и изобрели огниво. Но и с ним разжигание огня требовало времени, известной сноровки и усилий. Ударяя сталью о кремень, высекали попадавшую на пропитанный селитрой трут искру. Он начинал тлеть и уже с него, с помощью сухой растопки, раздували огонь

Следующим изобретением стало пропитаывание сухой лучины расплавленной серой. Когда серную головку прижимали к тлеющему труту, она вспыхивала. А от нее уже поджигали очаг. Так появился прототип современной спички.

В 1669 году был открыт легко воспламеняющийся от трения белый фосфор, который стал использоваться при производстве первых спичечных головок.

В 1680 году ирландский физик Роберт Бойл (1627 - 1691 гг.открывший закон Бойля), покрыл таким фосфором небольшой листок и взял уже известную нам деревянную палочку с серной головкой. Он потер ее о бумагу и в результате вспыхнул огонь. Но к сожалению никакого полезного вывода из этого Роберт Бойл не сделал.

Изобретенные в 1805 году деревянные спички Шапселя имели головку из смеси серы, бертолетовой соли и служившей для окраски головки в красный цвет киновари. Такую спичку зажигали или при помощи увеличительного стекла от Солнца (вспомните как в детстве выжигаали рисунки, или поджигали копирку), или при капании на нее концентрированной серной кислотой. Его спички были опасными в употреблении и очень дорогими.

Немногим позже него, в 1827 году английский химик и аптекарь Джон Уокер (1781-1859) обнаружил, что если покрыть конец деревянной палочки определенными химическими веществами, то чиркая ей по сухой поверхности, головка загорается и поджигает палочку. Химикаты, которые он использовал были следующими: сульфид сурьмы, бертолетова соль, камедь и крахмал. Уокер не запатентовал свои «Congreves», как он назвал изобретенные им первые в мире спички, которые зажигались от трения.

Важную роль в рождении спички сыграло открытие белого фосфора, сделанное отставным солдатом из Гамбурга Хеннингом Брандом в 1669 году. Изучив труды известных алхимиков того времени, он решил получить золото. В результате опытов, случайно получился некий светлый порошок. Это вещество имело удивительное свойство светиться, и Бранд назвал его «фосфор», что в переводе с греческого означает «светоносный».

Что касается Уокера, то, как это часто бывает, аптекарь изобрел спички случайно. В 1826 году он смешивал химикаты с помощью палки. На конце этой палки образовалась засохшая капля. Чтобы убрать ее, он чиркнул палкой по полу. Вспыхнул огонь! Как и все тугодумы, он не удосужился запатентовать свое изобретение, а демонстрировал его всем желающим. Парень по имени Сэмьюэл Джонс присутствовал при такой демонстрации и осознал рыночную стоимость изобретения. Он назвал спички «люциферчики» и стал продавать их тоннами, несмотря на то, что с «люциферчиками» были связаны некоторые проблемы - они плохо пахли и при возгорании рассыпали вокруг тучи искр.

Вскоре он выпустил их на рынок. Первая продажа спичек состоялась 7 апреля 1827 года в городе Хиксо. Уокер заработал немного денег благодаря своему изобретению. Его спички н «Congreves», впрочем часто взрывались и были непредсказуемо опасны в обращении. Он умер в 1859 году в возрасте 78 лет и был похоронен на кладбище приходской церкви Нортон в Стоктоне.

Однако вскоре спички Уолкера «Congreves» увидел Сэмюэл Джонс и решил также начать продавать их, назвав их «Lucifers». Возможно благодаря своему названию спички «Lucifers» стали популярными, особенно среди курильщиков, но у них также был неприятный запах при горении

Была еще одна проблема - у первых спичек головка состояла из одного фосфора, который отлично воспламенялся, но выгорал слишком быстро и деревянная палочка не всегда успевала загораться. Пришлось вернуться к старому рецепту - серной головке и уже на нее стали наносить фосфор, чтобы легче поджечь серу, которая в свою очередт поджигала древесину. Вскоре придумали еще одно усовершенствование спичечной головки - к фосфору стали подмешивать выделяющие при нагревании кислород химикаты.

В 1832 году в Вене появились сухие спички. Их изобрёл Л. Тревани, он покрыл головку деревянной соломки смесью бертоллетовой соли с серой и клеем. Если такой спичкой провести по наждачной бумаге, то головка воспламеняется, но иногда это происходило со взрывом, и это приводило к серьёзным ожогам.

Пути дальнейшего усовершенствования спичек были предельно ясны: надо сделать такой состав смеси для спичечной головки. чтобы она загоралась спокойно. Вскоре проблема была решена. В новый состав входили бертолетова соль, белый фосфор и клей. Спички с таким покрытием легко воспламенялись о любую твёрдую поверхность, о стекло, о подошву обуви, о кусок дерева.
Изобретателем первых фосфорных спичек оказался Девятнадцатилетний француз Шарль Сориа. В 1831 году юный экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления его взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Эта идея оказалась удачной, поскольку лучинки смазанные полученным составом легко загорались при трении.Температура воспламенения таких спичек сравнительно небольшая - 30 градусов.Учёный хотел запатентовать своё изобретение, но за это надо было заплатить большие деньги, которых он не имел. Спустя год спички были вновь созданы немецким химиком Я.Каммерером.

Эти спички спички легко воспламенялись, поэтому послужили возникновению пожаров, да к тому же белый фосфор очень ядовитые вещество. Рабочие спичечных фабрик страдали серьёзными заболеваниями, вызванные парами фосфора.

Первый удачный рецепт зажигательной массы для изготовления фосфорных спичек по-всей видимости придумал австриец Ирини в 1833 году. Ирини предложил его предпринимателю Ремеру, который открыл спичечную фабрику. Но носить спички россыпью было неудобно и тогда на свет появился спичечный коробок с наклеенной на него шершавой бумагой. Теперь уже не нужно было чиркать фосфорной спичкой о что попало. Проблема лишь оставалась в том, что иногда от трения в коробке загорались спички.

В связи с опасностью самовоспламенения фосфорных спичек начались поиски более удобного и безопасного легковоспламеняющегося вещества. Открытый в 1669 году немецким алхимиком Брандом белый фосфор было проще поджечь чем серу, но его недостатком было то, что он являлся сильнейшим ядом и при горении давал очень неприятный и вредный запах. Рабочие спичечных фабрик, надышавшись парами белого фосфора, буквально за несколько месяцев превращались в инвалидов. Кроме этого, растворяя его в воде, получали сильнейший яд, которым легко можно было убить человека.

В 1847 году Шретер открыл красный фосфор, который уже не был ядовит. Так постепенно началась замена ядовитого белого фосфора в спичках на красный. Первым горючую смесь на его основе создал немецкий химик Бетхер. Он сделал головку спички на основе клея из смеси серы и бертолетовой соли, а саму спичку пропитал парафином. Спичка горела великолепно, но единственный ее недостатком был в том, что она как раньше не зажигалась от трения о шершавую поверхность. Тогда Бетхер смазал эту поверхность составом содержащим красный фосфор. При трении головки спички, содержащиеся в ней частички красного фосфора воспламенялись, поджигали головку и спичка загоралась ровным желтым пламенем. Эти спички не давали ни дыма, ни неприятного запаха фосфорных спичек.

Изобретение Бетхера вначале не привлекло внимание промышленников. Впервые его спички стали выпускать в 1851 году шведы братья Лундстремы. В 1855 году Йохан Эдвард Лундстрем запатентовал в Швеции свои спички. Поэтому «безопасные спички» и начали называть «шведскими».

Швед нанес красный фосфор на поверхность наждачной бумаги снаружи небольшой коробочки и добавил тот же самый фосфор в состав головки спички. Таким образом, они уже не приносили вреда здоровью и легко зажигались о заранее приготовленную поверхность. Безопасные спички в этом же году были представлены на Международной выставке в Париже и получили золотую медаль. С этого момента спичка начала триумфальное шествие по всему миру. Их главная особенность состояла в том, что они не воспламенялись при трении о любую твёрдую поверхность. Шведская спичка зажигалась только в том случае, если её потереть о боковую поверхность коробки, покрытую специальной массой.

Вскоре после этого шведские спички начали распространяться по миру и вскоре во многих странах было запрещено производство и продажа опасных для здоровья фосфорных спичек. Через несколько десятилетий выпуск фосфорных спичек полностью прекратился.

В Америке история производства собственного спичечного коробка началась в 1889 году. Джошуа Пуси (Joshua Pusey) из Филадельфии изобрел свой спичечный коробок и назвал его «Flexibles». До наших дней не дошло никакой информации о количестве помещавшихся в этот коробок спичек. Есть две версии - их было 20 или 50. Первый американский спичечный коробок он сделал из картона с помощью ножниц. На небольшой дровяной плите он сварил смесь для головок спичек и покрыл поверхность коробка другой яркой смесью для их поджигания. Начиная с 1892 года, Пуси провел следующие 36 месяцев, защищая в судах приоритет своего открытия. Как часто случалось с великими изобретениями, идея уже витала в воздухе и в то же самое время другие люди также работали над изобретением спичечного коробка. Патент Пуси безуспешно оспаривала Diamond Match Company, в который изобрели аналогичный спичечный коробок. Будучи изобретателем, а не борцом, в 1896 году он согласился на предложение Diamond Match Company продать ей свой патент за 4,000 $ совместно с предложением о работе в этой компании. Судиться было из-за чего, ведь уже в 1895 году объемы производства спичек превышали 150 000 спичечных коробков в день.

Но только, пожалуй США стали единственной страной. где в 40-е годы к пачке сигарет придавался бесплатный коробок спичек. Они были неотъемлемой частью каждой покупки сигарет. Цена на спичечный коробок, не увеличилась в Америке за пятьдесят лет. Так взлет и падение спичечного коробка в Америке отслеживал количество продаваемых пачек сигарет.

В Россию спички пришли в 30-х годах 19 века и продавались по рублю серебром за сотню.. Позже появились и первые спичечные коробки, сначала деревянные, а затем жестяные. Причем, уже тогда на них клеили этикетки, что привело к появлению целой ветви коллекционирования – филумении. Этикетка несла в себе не только информацию, но украшала и дополняла спички.

Количество выпускавших их фабрик к выходу в 1848 году закона разрешающего их производство лишь в Москве и в Санкт-Петербурге достигало 30. В следующем году работала только одна спичечная фабрика. В 1859 году монопольный закон отменили и в 1913 году в России работала 251 фабрика по производству спичек.

Современные деревянные спички изготовляются двумя способами: шпоновом способом (для спичек квадратного сечения) и штамповом (для спичек круглого сечения). Небольшие осиновые или сосновые чурки либо щепятся, либо штампуются спичечной машиной. Спички последовательно проходят через пять ванн, в которых производится общая пропитка противопожарным раствором, на один конец спички наносится грунтовой слой парафина для воспламенения древесины от спичечной головки, поверх него наносится слой, образующий головку, на кончик головки наносится второй слой, головка еще опрыскивается упрочняющим раствором, защищающим ее от атмосферных воздействий. Современная спичечная машина (длиной 18 метров и высотой 7,5 метра) производит до 10 миллионов спичек за восьмичасовую смену.

Как же устроена современная спичка? Масса спичечной головки на 60% состоит из бертолетовой соли, а также из горючих веществ - серы или сульфидов металлов. Чтобы воспламенение головки происходил медленно и равномерно, без взрыва, к массе добавляют так называемые наполнители - стеклянный порошок, оксид железа (III) и т.д. Связующим материалом является клей.

А из чего состоит намазка шкурки? Основной компонент красный фосфор. К нему добавляют оксид марганца (IV), толчёное стекло и клей.

Какие же процессы протекают при зажигании спички? При трении головки о шкурку в точке их соприкосновения красный фосфор загорается благодаря кислороду бертоллетовой соли. Образно говоря, огонь первоначально рождается в шкурке. Он и поджигает головку спички. В ней вспыхивает сера или сульфид опять же за счёт кислорода бертолетовой соли. А уже затем загорается дерево.

амо слово «спичка» происходит от формы множественного числа слова «спица» (заострённая деревянная палочка). Изначально это слово обозначало деревянные обувные гвозди, в этом значении «спички» до сих пор существует в ряде диалектов. Спички, использовавшиеся для извлечения огня, поначалу назывались «зажигательные (или самогарные) спички».

В 1922 году в СССР все фабрики были национализированы, но их количество после разрухи стало на порядок меньше. К началу Великой Отечественной войны в СССР выпускалось около 55 коробков спичек на человека. В начале войны большинство спичечных фабрик оказались на территории занятой немцами и в стране начался спичечный кризис. Огромные потребности в спичках легли на восемь оставшихся спичечных фабрик. В СССР стали массово выпускать зажигалки. После войны производство спичек снова быстро наладилось.

Сигнальные - которые дают при горении яркое и далеко видное цветное пламя.
Термические - при горении этих спичек выделяется большее количество тепла, а температура их горения намного превышает обычную спичку (300 градусов Цельсия).
Фотографические - дающие при фотографировании мгновенную яркую вспышку.
Хозяйственные в большой упаковке.
Штормовые, или охотничьи - эти спички не боятся сырости, они могут гореть на ветру и под дождём.

В России 99% всех выпускаемых спичек - осиновые тёрочные спички. Тёрочные спички различного типа являются основным видом спичек во всем мире. Бестёрочные (сесквисульфидные) спички были изобретены в 1898 году французскими химиками Савеном и Каеном и производятся, в основном, в англоязычных странах, главным образом, для армейских нужд. Основой довольно сложной композиции головки являются неядовитый сесквисульфид фосфора и бертолетова соль.

Спичка представляет собой небольшую палочку из дерева с затвердевшей смесью легковоспламеняющихся химикатов на одном конце. При ее трении о боковую поверхность коробка, нагреваются обе соприкасающиеся поверхности. Генерируется достаточно тепла, чтобы вызвать небольшое пламя.

Требования к древесине

Древесина для изготовления спичек должна быть достаточно пористая, чтобы впитать в себя необходимое количество химикатов, и гибкая, чтобы не ломаться при трении о коробок. При этом она должна быть легкой в обработке. Этим условиям лучше всего соответствует осина и белая сосна.

В России производятся в основном осиновые терочные безопасные спички. Для их воспламенения требуется покрытая специальным составом химических веществ боковая поверхность коробка.

Процесс изготовления

Сначала из древесины делают заготовки - палочки определенной длины и сечения. Далее так называемую соломку вымачивают в растворе фосфата аммония. Это делают для предотвращения тления после сгорания зажигательной головки, как называется головка спички. После просушки и шлифовки заготовки устанавливаются в матрицу транспортировочного барабана, с помощью которого выполняются все последующие операции промышленного производства.

Заготовки подогревают и один конец окунают в парафин. При зажигании он обеспечит небольшое дополнительное количество топлива для горения, чтобы вспыхнувшее при трении пламя было достаточным для возгорания спички. Как только пары парафина сгорят, фосфат аммония, которым пропитана соломка, предотвратит дальнейшее горение. Сверху наносится клеевая смесь химического состава спичечной головки.

Терочные спички

Они воспламеняются только при трении головки о специально предназначенную для зажигания боковую сторону коробка. Состав химикатов остается неизменным со времени изобретения в 1855 году: сера, хлорат калия (бертолетова соль KClO 3), оксид марганца (пиролюзит) и мелкодисперсный стеклянный порошок.

Это основные компоненты, обеспечивающие горение. Бертолетова соль - окислитель, поставщик кислорода, без которого пламя быстро потухнет. Пиролюзит применяют для небольшого снижения Сера легко воспламеняется и поддерживает горение. Стеклянный порошок добавляют для увеличения трения.

Состав спичечной головки изменялся за это время только в количественном соотношении, преимущественно за счет добавления инертных материалов для контроля скорости горения: цинковые белила, хромпик. В смесь также входит животный клей, скрепляющий все компоненты. Иногда добавляют водорастворимые красители.

Состав смеси на боковой стороне коробка: сульфид сурьмы и красный фосфор, в которые также добавлены инертные вещества, чтобы при зажигании одной спички не вспыхнул весь коробок. Это может быть тот же порошок стекла, гипс, каолин, железный сурик.

Химическая реакция горения

Условно химическую реакцию воспламенения спички при трении о коробок можно выразить уравнением

16KClO 3 + 3Р 4 С 3 --> 16 Kcl + 9 SO 2.

Основными химическими элементами являются бертолетова соль, входящая в состав спичечной головки, и красный фосфор, при реакции выделяется сернистый газ с характерным запахом.

А без коробка зажечь?

При совпадении некоторых условий спичку можно зажечь трением о поверхность, не покрытую специальным составом для коробка. Для этого применяется иная химия головки спички.

Бестерочные - так их называют. Они способны воспламеняться при трении о любую шероховатую поверхность. Производятся в США и Англии, в основном для армейских нужд, под названием strike anywhere. Из чего делают спички, которые часто показывают в американских фильмах, интересует многих.

Зажигательная головка изготавливается из двух различных составов химических веществ и содержит сесквисульфид фосфора P4S3 - нетоксичное соединение с серой.

Непосредственно на пропитанную парафином соломку наносят клеевую смесь серы, бертолетовой соли, канифоли, трисульфида сурьмы, сесквисульфида фосфора и инертные и стабилизирующие компоненты.

После просушки базового слоя на зажигательную головку наносят верхний слой состава спичечной головки, содержащей те же компоненты, но в других пропорциях: большее количество сесквисульфида фосфора, бертолетовой соли, мелкодисперсного стеклянного порошка.

При трении зажигательной головки под воздействием нагревания высокореактивный химикат загорается пламенем голубого цвета и воспламеняет остальные компоненты зажигательной головки.

Кроме всем знакомых бытовых (в пятисантиметровых коробках), выпускаются спички, предназначенные для конкретных целей:

• каминные и газовые - большего размера для удобства применения;
• для разжигания сигар и трубок;
• хозяйственные - в больших упаковках;
• всепогодные - для любителей экстремальных видов отдыха; воспламеняются даже в самых неблагоприятных погодных условиях;
• сигнальные - горят ярким, издали заметным пламенем; в состав смеси спичечной головки добавляют магний.