Как делают серу для спичек. Из чего делают спички и почему они горят
Как доложил во время экскурсии начальник производства, спичечная фабрика работает в Череповце уже почти 40 лет и является фабрикой полного цикла. О том, как именно делают спички я и расскажу.
Меня с детства мучил вопрос — как получается из дерева выточить маленькую спичку? Оказалось, все довольно просто. Берут бревно, режут его на тонкие листы, листы режут уже на палочки для спичек. Сами бревна с торцов красят известью, чтобы не портились.
Тут производство делится. Одну часть спичечных заготовок-палочек отправляют в коробках в другие страны, для того, что бы они там у себя делали спички сами.
Остальные заготовки идут в дальнейшее производство спичек - в химические цеха (куда меня из соображений безопасности не пустили). Там спичечные палочки пропитывают ортофосфорной кислотой, а после парафинируют, чтобы они не портились (все, кто грызет спичку — срочно её выплюнули). Потом заготовку окунают в серный раствор, чтобы получились спичечные головки.
Кстати, о том, как окунают. Заголовки вставляют в спичечную матрицу, ленту метра 2 шириной, окунают в зажигательный раствор. Затем на этой ленте спичечные головки сушат. Зрелище впечатляющее, скажу я вам — тысячи спичек стройными рядами.
Пока спички сохнут, в другом цеху изготавливают спичечные коробки. На картоне из огромных рулонов печатают рисунок, «тёрку—чиркалку» наносят там же, следующим этапом.
Спички «Зебра» — это для экспорта в Турцию и прочие Египты. Триколорные плохонькие коробки для своих.
После напечатанные заготовки нарезают и сгибают в коробки методом стрельбы из-за угла фильма «Особо опасен».
Дальше идет наполнение коробков. Интересно, что в советское время в коробке было примерно 60 спичек, в России уже клали в коробок по 50 спичек, после кризиса стало около 40 (это мне напомнило упаковки с крупой в магазине по 900 грамм — вроде и пачка целая, а цена как за килограмм).
Дальше наполненные коробки упаковываются полиэтиленовой пленкой в блоки по 10 штук. Блоки упаковывают в коробки и отправляют покупателям.
Интересно, что большинство работников в цехах — это женщины и молодежь. И повсеместно видны остатки былого советского прошлого — агитационные плакаты и лозунги, кое-где переделанные под современные (как на фото ниже, флаг СССР двумя штрихами изменен под российский триколор).
В конце экскурсии всем участникам подарили по блоку спичек самого разного калибра — огромные туристические (горят 3 минуты), вытянутые охотничьи и обычные в красивых упаковках.
Если у вас есть производство или сервис, о котором вы хотите рассказать нашим читателям, пишите на [email protected] Лера Волкова ([email protected] ) и Саша Кукса ([email protected] ) и мы сделаем самый лучший репортаж, который увидят не только читатели сообщества, но и сайта http://bigpicture.ru/ и http://ikaketosdelano.ru
Подписывайтесь также на наши группы в фейсбуке, вконтакте, одноклассниках и в гугл+плюс , где будут выкладываться самое интересное из сообщества, плюс материалы, которых нет здесь и видео о том, как устроены вещи в нашем мире.
Жми на иконку и подписывайся!
Спички можно отнести к относительно недавним изобретениям. Прежде чем в человеческих руках вспыхнула современная спичка, состоялось множество разнообразных открытий, каждое из которых внесло свою значимую лепту в эволюционный путь этого предмета. Когда были спички? Кем они были созданы? Какой путь становления преодолели? Где изобрели спички впервые? И какие факты еще скрывает история?
Значение огня в жизни человека
Издавна огню отводилось почетное место в повседневной жизни человека. Он играл важную роль в нашем развитии. Огонь является одной из стихий мироздания. Для древних людей он был феноменом, и о его практическом применении даже не догадывались. Древние греки, например, оберегали огонь как святыню, передавая людям.
Но культурное развитие не стояло на месте, и огонь научились не только использовать с толком, но и самостоятельно добывать. Благодаря яркому пламени жилища стали теплыми круглый год, еда получила тепловую обработку и стала вкуснее, активно начала развиваться выплавка железа, меди, золота и серебра. Первая посуда из глины и керамики также обязана своим появлением огню.
Первый огонь - какой он?
Как вы уже поняли, впервые огонь был добыт человеком много тысячелетий назад. Как наши предки это сделали? Достаточно просто: взяли два куска дерева и начали их тереть, при этом древесная пыльца и опилки нагревались до такой степени, что самовозгорание было неизбежным.
На смену «древесному» огню пришло огниво. Оно представляет собой искры, производимые путем удара стали или о кремень. Потом эти искринки воспламеняли каким-либо горючим веществом, и получалось то самое знаменитое огниво - зажигалка в первозданном виде. Получается, что зажигалка была изобретена раньше спичек. Разница их дней рождений составила три года.
Также древним грекам и римлянам был известен еще один способ добычи огня - посредством фокусировки солнечных лучей линзой или вогнутым зеркалом.
В 1823 году изобрели новое устройство - зажигательный аппарат Деберайера. Принцип работы его был основан на использовании способности возгораться при контакте с губчатой платиной. Так все-таки когда были изобретены современные спички? Давайте рассмотрим этот вопрос подробнее.
Значимый вклад в изобретение современных спичек был внесен немецким ученым А. Ганкватцем. Благодаря его смекалке впервые появились спички с серным покрытием, которое зажигалось при трении о фосфорный кусок. Форма таких спичек была крайне неудобной и требовала скорейшего усовершенствования.
Происхождение слова «спичка»
Прежде чем разбираться, кто изобрел спички, давайте выясним значение этого понятия и его происхождение.
Слово «спичка» имеет старорусские корни. Его предшественником является слово «спица» - палочка с заостренным концом, заноза.
Изначально спицами назывались гвозди, выполненные из дерева, главным предназначением которых было прикрепление подошвы к обуви.
История становления современной спички
Когда были изобретены современные спички - момент достаточно спорный. Это объясняется тем, что до второй половины XIX века Международного не было как такового, и базой разнообразных химических открытий были различные страны Европы одновременно.
Вопрос о том, кто изобрел спички, намного прозрачнее. История их появления обязана своим началом французскому ученому-химику К. Л. Бертолле. Его ключевым открытием является соль, которая при контакте с серной кислотой способствует выделению огромного количества тепла. В последующем это открытие стало основой научной деятельности Жана Шанселя, благодаря трудам которого и были изобретены первые спички - деревянная палочка, кончик которой обмазывался смесью из соли Бертолле, серы, сахара и смолы. Зажигалось такое приспособление посредством прижатия головки спички к асбесту, заранее пропитанному концентрированным раствором серной кислоты.
Серные спички
Их изобретателем стал Джон Уокер. Он немного изменил составляющие спичечной головки: + камедь + сульфид сурьмы. Чтобы поджечь такие спички, во взаимодействии с серной кислотой не было необходимости. Это были сухие палочки, для зажигания которых было достаточно чиркнуть о какую-либо шероховатую поверхность: бумагу с наждачным покрытием, терку, толченое стекло. Длина спичек составляла 91 см, а их упаковкой был специальный пенал, в который можно поместить 100 штук. Запах у них был ужасный. Впервые они стали выпускаться в 1826 году.
Фосфорные спички
В каком году изобрели спички фосфорные? Пожалуй, стоит связывать их появление с 1831 годом, когда французский ученый-химик Шарль Сориа добавил в зажигательную смесь Таким образом, в составляющие компоненты спичечной головки входили соль Бертолле, клей, фосфор белый. Любого трения было достаточно для того, чтобы усовершенствованная спичка зажглась.
Главным недостатком являлась высокая степень пожароопасности. Был ликвидирован один из недостатков серных спичек - невыносимый запах. Но они были вредны для здоровья из-за выделения фосфорных паров. Работники предприятий и заводов подвергались серьезным заболеваниям. Учитывая последнее, в 1906 году запретили использовать фосфор как один из составляющих компонентов спички.
Шведские спички
Шведские изделия представляют собой не что иное, как современные спички. Год изобретения их наступил через 50 лет с того момента, как свет увидела самая первая спичка. Вместо фосфора в зажигательную смесь был включен красный фосфор. Аналогичный состав, в основе которого содержался красный фосфор, был использован и для покрытия боковой поверхности коробка. Загорались такие спички исключительно при взаимодействии с фосфорным напылением своей тары. Они не представляли никакой опасности для здоровья человека и были пожаробезопасны. Создателем современных спичек считается шведский химик Йохан Лундстрем.
В 1855 году состоялась парижская Международная выставка, на которой шведским спичкам была отдана высшая награда. Немного позже фосфор был и вовсе исключен из компонентов зажигательной смеси, на поверхности же коробка он остался и по сей день.
При изготовлении современных спичек, как правило, используют осину. В состав зажигательной массы входят сульфиды серы, парафины металлов, окислители, диоксид марганца, клей, стеклянный порошок. При изготовлении покрытия для боковых сторон коробка используются красный фосфор, сульфид сурьмы, оксид железа, диоксид марганца, карбонат кальция.
Вам будет интересно!
Первой спичечной тарой была совсем не картонная коробка, а металлический коробочек-сундучок. Этикетки не было, а наименование производителя указывалось на штампе, который ставили на крышке либо сбоку упаковки.
Первые фосфорные спички зажечь можно было за счет трения. При этом поверхность подходила абсолютно любая: начиная от одежды и заканчивая самой спичечной тарой.
Спичечный коробок, изготовленный по российским государственным стандартам, имеет длину ровно 5 сантиметров, поэтому с его помощью можно с точностью измерять предметы.
Спичку часто используют в качестве определителя габаритных характеристик различных предметов, увидеть которые можно только на фотографии.
Показатели динамики производственного оборота спичек в мире составляют 30 миллиардов коробок в год.
Существует несколько разновидностей спичек: газовые, декоративные, каминные, сигнальные, термические, фотографические, хозяйственные, охотничьи.
Реклама на спичечных коробках
Когда были изобретены современные спички, тогда же в активное пользование вошла и специальная тара для них - коробок. Кто бы мог подумать, что это станет одним из перспективных маркетинговых ходов того времени. На таких упаковках изображали рекламу. Первая коммерческая реклама на коробке из спичек была создана в Америке компанией Diamond Match Company в 1895 году, которая рекламировала комическую труппу Mendelson Opera Company. На видимой части коробка было изображение их тромбониста. Кстати говоря, последний оставшийся рекламный спичечный коробок, изготовленный в то время, был продан совсем недавно за 25 тысяч долларов.
Идея рекламы на спичечном коробке была принята на ура и получила широкое распространение в бизнес-сфере. С помощью тары для спичек рекламировали пивоварню «Пабст» в Милуоки, изделия табачного короля Дюка, жевательную резинку Wrigley’s Chewing Gum. Просматривая коробки, знакомились со звездами, национальными знаменитостями, спортсменами и т. д.
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 сейчас 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.
Головка спички в увеличении
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
Температура пламени соответствует температуре воспламенения дерева, которая составляет примерно 800-1000 °C. Температура горения головки спички доходит до 1500 °C .
История спички
Ранние открытия
Некое подобие спичек было изобретено в средневековом Китае. Это были тонкие щепочки с кончиками, пропитанными обыкновенной чистой серой. Зажигались они не путём чиркания, а путём соприкосновения с тлеющим трутом, и служили для облегчения процесса разжигания огня с помощью трута и огнива . Эти «прото-спички» упоминаются в китайских текстах XIII-XIV веков. К XV веку эта новинка дошла до Европы , но повсеместного распространения не получила. Подобные серные палочки стали использоваться в Европе только к XVII-XVIII векам, до тех пор, пока развитие химии не позволило их усовершенствовать.
История изобретений и открытий в химии в конце XVIII - начале XIX века , приведшая к изобретению различного типа спичек, достаточно запутана. Международного патентного права тогда ещё не существовало, страны Европы часто оспаривали первенство друг друга во многих проектах, и различные изобретения и открытия появлялись практически одновременно в разных странах. Поэтому имеет смысл говорить только о промышленном (мануфактурном) производстве спичек.
Спички Шанселя и Уокера
Спички Сориа
Спички Ирини
В 1836 году в Вене австрийский химик, профессор Пауль Троттер Майснер изобрёл фосфорные спички, что стало значительным прогрессом. Его спички имели несколько существенных недостатков: так, от трения они могли самовозгораться, а если и горели, то с большим пламенем, разбрасывая в разные стороны искры и оставляя ожоги на руках и лице. На одной из лекций Майснер решил показать эксперимент, перетирая с порошком серы гипероксид свинца и пытаясь поджечь эту смесь, но она так и не загорелась. Один из учеников Майснера, Янош Ирини , понял, что фосфор бы давно воспламенился, и решил покрывать спичечные головки как раз оксидом свинца. Так появились спички, похожие на современные образцы - они горели бесшумно, не взрывались и зажигались проще по сравнению с другими образцами. Ирини продал своё изобретение купцу Иштвану Ромеру из Вены за 60 пенгё, и тот начал промышленное производство новых спичек, разбогатев благодаря этому. Часть этих средств была отдана самому Ирини, на них он уехал в Берлин учиться в Гогенхеймский экономический институт.
Шведские спички Лундстрема
В 1855 году шведский химик Йохан Лундстрем нанёс красный фосфор на поверхность наждачной бумаги и заменил им же белый фосфор в составе головки спички. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. Йохан Лундстрем патентует первую «шведскую спичку», дошедшую до наших дней почти без изменений. В 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже . Позднее фосфор был полностью выведен из состава головок спичек и оставался только в составе намазки (тёрки).
С развитием производства «шведских» спичек использование белого фосфора в спичках было запрещено почти во всех странах. До изобретения сесквисульфидных спичек ограниченное производство спичек с белым фосфором сохранялось только в Англии, Канаде и США, в основном для армейских целей, а также (до 1925 года) - в некоторых странах Азии. В 1906 году была принята международная Бернская конвенция , запрещающая использование белого фосфора при производстве спичек. К 1910 году производство фосфорных спичек в Европе и Америке было полностью прекращено.
Новые спички
Сесквисульфидные спички были изобретены в 1898 году французскими химиками Савеном и Каеном. Они производятся в основном в англоязычных странах, главным образом для армейских нужд. Основой довольно сложной композиции головки являются неядовитый сесквисульфид фосфора (P 4 S 3) и бертолетова соль. В конце XIX века спичечный бизнес превратился в шведский «национальный вид спорта». В 1876 году было построено 38 заводов по производству спичек, а в общей сложности работал 121 завод. Однако к началу XX века почти все они либо разорились, либо слились в большие концерны . В настоящее время спички, изготавливаемые в большинстве европейских стран, не содержат соединений серы и хлора - вместо них используются парафины и бесхлорные окислители .
Производство спичек в России
Современные российские спички
Выпуск фосфорных спичек начался в России примерно в - 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 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 г. в России осталась только одна спичечная фабрика. В г. было разрешено «повсеместно, как в Империи, так и в Царстве Польском производить выделку фосфорных спичек» . К г. в России действовало 251 зарегистрированное производство спичек.
В России достаточно рано обратили внимание на чрезвычайную опасность белого фосфора - уже в г. появились ограничения на оборот белого фосфора, а в 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.
Спичечная соломка в российских и ранее советских спичках чаще всего представляет собой осиновую палочку. Во избежание её тления она пропитывается 1,5%-ным 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 .
Процентный состав головки спички и намазки («тёрки») коробки :
|
Спички в России изготавливаются в соответствии с ГОСТ 1820-2001 «Спички. Технические условия».
При изготовлении спичек сначала с осиновых брёвен лущат шпон - срезают тонкий слой по всей длине бревна, затем шпон укладывают слоями и рубят ножами, в результате чего получают спичечную соломку. Соломку пропитывают растворами против тления, сушат, шлифуют, и она поступает в спичечный автомат. Её устанавливают в наборные планки транспортера, подогревают, и часть соломки, которая позднее станет головкой, погружают в жидкий парафин . Далее упомянутую часть соломки несколько раз обмакивают в специальный состав - формируют головку спички. Спичечную соломку с головкой сушат и пакуют в ящики .
Коробки изготовляют на коробкосклеивающих автоматах. Внутреннюю и внешнюю коробки по европейской системе сначала вкладывают друг в друга, а потом наполняют спичками. По американской системе сначала внутреннюю коробку наполняют спичками, а затем её вкладывают во внешнюю. Последний этап - это нанесение намазки на внешнюю коробку .
Специальные спички
Помимо обычных (бытовых) спичек, изготавливаются 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.
- Сигарные - спички увеличенного размера для более продолжительного горения при раскуривании сигары.
- Трубочные - спички увеличенного размера для более продолжительного горения при раскуривании курительной трубки.
- Каминные - очень длинные спички, чтобы зажигать камины.
- Газовые - меньшей длины, чем каминные, чтобы зажигать газовые горелки.
- Декоративные (подарочные, коллекционные ) - ограниченные выпуски коробков (иногда наборами, уложенными в декоративную коробку). Изображения на коробках таких спичек посвящены какой-либо теме (космос, собаки и т. п.), подобно почтовым маркам. Сами спички при этом зачастую имеют цветные головки (в основном зелёные, реже розовые и голубые). Выпускались также отдельно коллекционные наборы из спичечных этикеток размером с коробок, также посвящённые различным темам.
Музеи спичек
Применение
Помимо основного назначения, спички иногда используются:
- Как условная денежная единица при различных карточных и других играх.
- Для изготовления спичечных домиков.
- Спичечный коробок советского/российского образца по ГОСТу имеет длину ровно 50 мм, что позволяет с его помощью измерять размеры предметов. При отсутствии линейки для обозначения масштаба фотоснимка спичечный коробок помещают рядом с различными небольшими предметами.
- Из спичечных коробков собирают «кассы» для различных мелких предметов (монет, радиодеталей и т. п.)
В культуре и искусстве
- «За спичками » (1910, русский перевод 1951) - юмористическая повесть Майю Лассила . «За спичками » - экранизация повести.
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 |
|---|
Cтраница 1
Головка спички кроме бертолетовой соли, содержит в себе также горючее вещество, например серу.
Головка спички, кроме бертолетовой соли, содержит в себе также горючее вещество, например серу.
Головка спичек состоит главным образом из хлората калия (бертолетовой соли), молотого стекла, серы и клея. При трении головки о намазку спичечной коробки красный фосфор воспламеняется, поджигает состав головки, а от него загорается дерево.
При трении головки спички о коробок спичка воспламеняется.
Вместо лучинки внутрь пламени помещают головку спички. Соломка спички будет обугливаться в месте прохождения се через зону горения, а головка спички, находящаяся в зоне паров и газов, HR загорится. Это также показывает, что внутри факела горение отсутствует и температура в зоне паров и газов низкая.
В обоих случаях увеличивается внутренняя энергия головки спички, но в первом случае это происходит за счет механической работы, а во втором - в процессе теплопередачи.
Хлорат калия используется в спичечной промышленности - головка спички содержит КСЮ3 и какой-либо восстановитель - обычно серу или сульфиды.
Одним из важных показателей качества спичек является легкость воспламенения головки спички о терку. Этот показатель называют чуткостью спичек. Она должна находиться в определенных пределах. Спички с очень высокой чуткостью способны воспламеняться при трении о неактивные шероховатые поверхности и потому не отвечают требованиям безопасности.
Следует отметить, что реакция, протекающая при сгорании головки спички, - это один из наиболее бурных химических процессов. В больших масштабах она является и одной из наиболее опасных. Поэтому производство спички (которая хотя и называется безопасной) требует к себе уважительного отношения.
Бертолетова соль а большом количестве идет на спичечные фабрики для приготовления зажигательной массы, покрывающей головки спичек.
Если потереть две сухих конкреции фосфорита одну о другую, то заметен запах как бы от сгоревшей головки спички.
Красный фосфор употребляется для приготовления так называемых шведских, или антифосфорных, спичек; он находится тут не в головке спички, а в той поверхности, от трения о которую спичка только и может быть воспламенена. Поверхность эта не имеет, как известно, ни малейшего фосфорного запаха, который так неприятен в простых спичках.
В безопасных спичках красный фосфор вместе с сернистой сурьмой и клеем наносится на боковые поверхности коробки, а в состав головки спички входят обычно бертолетова соль, сера, молотое стекло и клей. Под действием теплоты трения мельчайшие частицы красного фосфора переходят в белый фосфор, который воспламеняется на воздухе и поджигает головку спички.
Кроме перечисленных областей, клей широко применяется для изготовления составов для закупорки бутылей, бумажных прокладок для защиты от масла, воздуха и нефти, в печатных валах, производстве спичек для закрепления загорающихся химикатов на головке спички, а также спичечных коробков.
