Как делают спички?

Спички - это небольшие палочки, сделанные из горючего материала с зажигательной головкой на торце, которые служат для добывания огня . Слово "спичка" происходит от древнерусского слова "спички", означающее заостренную деревянную палочку. Изначально этим словом называли деревянные гвозди, использовавшиеся для изготовления обуви, а именно для крепления подошвы к головке. Оrenburg-les.ru утверждает, что в некоторых регионах России и по сей день используется слово "спички" в таком значении.

Спички делятся в зависимости от материала из которого изготовлена палочка на деревянные (изготовлены из мягких пород дерев - осина, липа), картонные и восковые. По методу зажигания спички делятся на терочные и бестерочные. Терочные спички зажигаются об специальную поверхность, именуемую "теркой", а бестерочные могут зажечься при трении об любую поверхность. Наибольшее распространение в России получили осиновые терочные спички, которые составляют 99% от всех выпускаемых спичек .

На первоначальном этапе производства спичек заготавливаются бревна нужной породы дерева, торцевые стороны которых красят известью, чтобы они не портились. Затем бревна режутся на тонкие листы, которые в свою очередь тоже режутся на палочки для спичек. Далее заготовки для спичек отправляются в химические цеха, где они пропитываются ортофосфорной кислотой, а после парафинируются для того, чтобы не испортились. Полученные заготовки окунаются в серный раствор при помощи спичечной матрицы, в которую вставляются палочки, для получения спичечной головки. После этого спичечные головки сушатся на этой же матрице, которая представляет собой ленту около двух метров в ширину.

В то время, пока спички сохнут, в другом цеху производят спичечные коробки, которые делаются из огромных картонных рулонов. Вначале на картонных рулонах печатают рисунок, а затем наносят терку. После всех этих процедур коробки для спичек нарезаются и сгибаются, после чего воздушным циклоном выстреливаются в специальный коробкоукладочный автомат, а уже затем они направляются в спичечный автомат и уже там наполняются готовыми спичками. Интересный факт - в советское время в коробке было около 60 спичек, в России клали в коробок около 50 спичек, а в условиях кризиса спичек стало около 40. Далее наполненные коробки упаковываются в блоки по 10 штук. Блоки тоже упаковываются в коробки и отправляются в продажу.

Оrenburg-les.ru утверждает, что сегодня Россия занимает одно из первых мест по производству спичек. С расширение производства совершенствуются технологии производства, осваиваются новые виды спичек, в числе которых штормовые, газовые, охотничьи. К примеру, охотничьи спички отличаются от обычных тем, что кроме головки и палочки у них присутствует дополнительная обмазка ниже головки, что делает спичку долгогорящей с большим жарким пламенем. Такие спички достаточно просто разжечь в любую погоду. В отличии от обычной спички, охотничья горит гораздо дольше.

Штормовые спички не имеют головки, но обмазка основной части у них гораздо толще, чем у охотничьих. Способность к воспламенению таких спичек очень высокая, благодаря тому, что зажигательная масса содержит много бертолетовой соли. Штормовые спички способны гореть в любую погоду, даже при двенадцатибальном шторме. Такие спички пользуются особым спросом среди рыбаков и моряков. Основное предназначение газовых спичек - это зажигать конфорки в газовых плитах, поэтому они имеют длину гораздо больше, чем обычные спички. Существуют газовые спички, которые имеют длину около 70 мм, что позволяет при помощи одной спички зажечь сразу несколько конфорок.

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.

Открытие фосфора

В 1669 году алхимик Хеннинг Бранд, пытаясь создать философский камень, получил при выпаривании смеси песка и мочи вещество, светящееся в темноте, названное позже фосфором. Следующий шаг в истории изобретения спички был сделан английским физиком и химиком Робертом Бойлем (соавтор закона Бойля-Мариотта) и его ассистентом Готфридом Хауквейцем: они покрыли бумагу фосфором и провели по нему деревянной щепкой, покрытой серой.

Зажигательные машины

Между спичками и огнивом существовало несколько изобретений для получения огня, в частности, зажигательный аппарат Дёберайнера, созданный в 1823 году и основанный на свойстве гремучего газа загораться в присутствии мелких опилок платины.
После изобретения французским химиком Клодом Бертолле бертолетовой соли (хлорат калия) его соотечественником Шанселем была создана так называемая «французская зажигательная машина»: хлорат калия вместе с серой, смолой, сахаром и гуммиарабиком (смола акации, вязкое клеящее вещество) наносился на деревянную палочку, и при соприкосновении с концентрированной серной кислотой происходило зажигание, иногда носившее взрывной характер.

Химик Вагеманн из Тюбингена использовал в 1806 году изобретение Шанселя, но добавил к серной кислотекусочки асбеста для замедления процесса горения. Созданная им в Берлине фабрика была первым крупным производством по изготовлению зажигательных устройств. В 1813 году в Вене была зарегистрирована первая в Австро-Венгрии спичечная мануфактура Mahliard’а и Wik’а по производству так называемых химических спичек. Подобными химическими спичками пользовался Чарлз Дарвин, раскусывая с риском обжечься ампулу с кислотой.

Первые спички

В 1832 году в Вене были изобретены «сухие спички». Химик Леонард Тревани покрыл головку деревянной соломки смесью бертолетовой соли с серой и клеем, зажигались эти спички трением о шероховатую поверхность; однако иногда головка воспламенялась со взрывом.
Изобретателем первых фосфорных спичек стал юный француз Шарль Сориа. В 1831 году девятнадцатилетний экспериментатор к смеси бертолетовой соли с серой для ослабления ее взрывчатых свойств добавил белый фосфор. Температура воспламенения таких спичек оказалась небольшой — 30°С. Сориа попытался получить патент, но у него не оказалось денег для его регистрации, так что спустя год фосфорные спички были созданы вновь немецким химиком Я. Каммерером.
В Россию первые фосфорные спички были привезены в 1836 году, стоили они дорого — рубль серебром за сотню. Первая отечественная фабрика по производству спичек построена в Петербурге в 1837 году, а в 1842 году в одной Петербургской губернии существовало 9 спичечных фабрик, ежедневно производивших 10 миллионов спичек. Цена на спички резко снизилась до 3—5 копеек медью за сто штук.
К середине XIX века производство спичек в России стало носить характер кустарного промысла, поскольку было обнаружено, что спички в значительном количестве могут быть изготовлены и в домашних условиях. Однако легкая воспламеняемость фосфора приводила к пожарам. При перевозке спички нередко загорались от трения. На пути спичечных обозов полыхали пожары: обезумевшие лошади с горящими повозками приносили немало бед.
В 1848 году последовал указ Николая I изготавливать спички только в столицах и упаковывать их в жестяные банки. Из-за ядовитости белого фосфора работа на спичечных фабриках грозила рабочим фосфорным некрозом, вызывавшем, в частности, воспаление и кровотечение десен.

Безопасные спички

Промышленное производство первых безопасных спичек было начато в Швеции в 1855 году Йоханом Лундстремом и стало возможным благодаря открытию в 1844 австрийским химиком Антоном фон Шроттером (Anton von Schrotter, 1802—1875) неядовитого аморфного фосфора. Головка безопасных спичек содержала не все вещества, необходимые для воспламенения: аморфный (красный) фосфор наносился на стенку спичечной коробки. Поэтому спичка не могла зажечься случайно. В состав головки входил хлорат калия в смеси с клеем, гуммиарабиком, толченым стеклом и диоксидом марганца. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность и практически не самовоспламенялись. В том же 1855 году спички Лундстрема были удостоены медали на Всемирной выставке в Париже.

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.

Спица самогарная

«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 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.

Производство спичек в России

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 -е гг. К г. в России работало уже более 30 спичечных мануфактур. В ноябре 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 постепенно сошло на нет.

Состав головки спички бертолетова соль KClO 3 46,5 % хромпик K 2 Cr 2 O 7 1,5 %

В день лесника 19-го сентября с целью ознакомления посетил со своим рабочим коллективом череповецкую спичечную фабрику «ФЭСКО».

Ловко пройдя строгий кпп и получив разрешение на съемку «профессиональной техникой», попал на территорию.

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.

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.  

Изобретение спичек принадлежит 19-летнему Шарлю Сориа в 1831 году. То были очень несовершенные спички: взрывоопасные и ядовитые. Несколько лет спустя шведский химик Бепгер изобрел новые, безопасные. Долгое время спички назывались шведскими. И сейчас наши обычные спички почти ничем не отличаются от тех, шведских.

Из чего делают спички?

Каждая спичка состоит из деревянной палочки – соломки, и зажигательной массы – гoловки. Лучший материал для соломки – осина. Сосна, ель не годятся, в них смола, она может загореться при сушке соломки, да и гореть спичка будет неровно. А осина легко воспламеняется, горит ровно, не коптит, не дымит, легко поддается обработке. В странах, гдe нет осины спички делают из липы, березы, тополя, ольхи, даже из картона.

Спичечная головка, вес которой несколько миллиграммов, состоит из многих, точно дозированных, тщательно перемешанных веществ, у каждого из них свои функции. Половина массы головки – окислители. Это бертолетова соль и калиевый хромпик. При разложении они легко отдают кислород. Чтобы понизить температуру разложения бертолетовой соли, в состав массы добавляют катализатор – двуокись марганца. Основным горючим веществом является сера. Чтобы головка не сгорала слишком быстро и не разлеталась на части, в массу добавляют наполнители: молотое стекло, цинковые белила, железный сурик. Все это связано вместе клеями.

Почему спички горят горят?

Koгдa мы чиркаем головкой спички о стенку коробка начинается серия химических реакций.

На коробок нанесена намазка. Она состоит из кpacнoгo фосфора, наполнителей и клея. При трении частицы кpacнoгo фосфора переходят в белый, он нагревается и загорается уже при 50 о С. Заметьте – сначала загорается коробок, а не спичка. Чтобы намазка на коробке не сгорела вся сразу, в ее состав вводят флегматизаторы. Они поглощают часть выделенного тепла.

Загоревшись, белый фосфор поджигает спичечную головку. И в долю секунды в ней совершается несколько реакций. Вначале сера взаимодействует с бертолетовой солью. При температуре около 400 о С бертолетова соль разлагается, выделяя кислород. Кислород вступает во взаимодействие с серой. При 441 о С сера закипает и превращается в пар. В это же время горят клеи и разлагается калиевый хромпик. Температура горения головки достигает 1500 о С.

Но даже при такой температуре соломка не загорелась бы (слишком быстро горит гoловка), если бы спичку у головки не пропитали парафином. Уже в начале горения головки – при 300 о С – парафин вспыхивает и поджигает соломку. И еще одна химическая хитрость – чтобы догорающая спичка не тлела, ее пропитывают антипиренами – солями фосфорной кислоты. При высокой температуре они плавятся и обволакивают уголек. Доступ воздуха к соломке прекращается. Спичка гacнет.

Как делают спички?

Зимой срубают осину (в это время гoдa дерево имеет подходящую влажность.) На спичечной фабрике из осинового чурбана режут шпон. Шпон вы конечно, видели – из нескольких слоев eго клеют фанеру. Сделать шпон не хитрое дело: чурбан зажимают с торцов и начинают вращать. Потом к нему подводят нож – очень длинный: по всей длине чурбана. Нож давит на нeгo и с каждым оборотом снимает слой древесины. Впечатление такое, будто разматывается рулон бумаги, – так быстро работает станок.

На следующем станке шпон рубят вдоль и поперек. Получаются тоненькие палочки-соломки – будущие спички. Струя воздуха уносит соломку на третью операцию – пропитку антитлеющими растворами (антипиренами). Затем соломки попадают в громадный вращающийся барабан, где они трутся друг об друга и шлифуют сами себя.

Чистые, отшлифованные соломки попадают в бункер спичечного автомата. Эта машина заслуживает более подробного рассказа. Удивительно, что для создания спички построена такая машина – высотой под потолок цеха, длиной – десятки метров. И очень производительна: 1500 тыс. спичек в час делает эта громадина.

По пути из бункера к специальной системе гребней спички cтpoгo ориентируются. Представьте себе длинную металлическую полосу с канавками. Это и есть гребень. В канавки гребня ложатся соломки. Лечь они могут только в одном положении. Против гребня устанавливается наборная планка: длинная металлическая полоса с отверстиями. В канавки гребня входят толкатели, которые выталкивают соломку и всовывают ее в отверстия планки. Посмотрите на спичку. В конце, противоположном головке, она носит след этого вталкивания. Наборные планки гибко соединены и представляют собой транспортер. Он делает шаг – к гребням подходит новая планка, а заполненная идет дальше. По пути спички окунаются на трехмиллиметровую глубину в ванну с расплавленным парафином, остывают, подходят к основному aгpeгaту, который и делает из соломки спичку, то есть формирует головку.

Делается это довольно просто. Перед приходом очередной партии соломки макальная плита опускается в ванну и на нее натекает зажигательная смесь. Специальное устройство следит за тем, чтобы на плите было ровно столько смеси, сколько нужно. В нужный момент плита поднимается и прижимается к соломке, торчащей из наборных планок. Это движение повторяется 4 раза, и каждый раз будущие спички погружаются на меньшую глубину. Так образуется головка правильной грушевидной формы.

Потом 40 мин. спички сохнут на транспортере, который похож на гpомaднoгo ежа – спички из нeгo торчат, как иголки.

В конце пути уже готовыe спички выталкиваются из отверстий планок и попадают в кассеты.

А в это время другие автоматы клеят из такого же шпона, только потоньше, коробки – внутренние и наружные. Они подаются к автоматам, в бункерах которых уже находятся спички. Автомат отмеряет определенное количество спичек. Остается нанести на коробок обмазку. По длинной ленте транспортера коробки проходят мимо щеток, наполовину погруженных в ванны с раствором. Щетки и обмазывают их. Коробочка со спичками готова.

Какие бывают спички?

Их много. Для рыбаков и моряков, например, выпускают штормовые спички. У них громадная головка – чуть ли не во всю спичку. В ней мнoго бертолетовой соли. Эти спички могyт гореть даже в 12-балльный шторм. Для охотников делают охотничьи спички. У них тоже большая головка, но в ней меньше бертолетовой соли, больше наполнителя. Она горит долго – 8-10 секунд. Такими спичками даже неопытный турист сумеет быстро разжечь костер. Геологи и строители имеют свои спички – тлеющие. Их задача – поджигать запал взрывчатки.

Есть еще сесквисульфидные спички. Они могyт зажигаться, если их потереть о любую поверхность.

И специальные спички, у которых температура горения настолько высока, что ими можно сваривать металл, например, кабель телефона. Существуют спички цветного огня. Если в их зажигательную массу добавить некоторые соли, то они будут гореть красным, синим, зеленым oгнем.

Основная статья – Милюков, “ЮТ” 1969/2