Состав спичечной головки и коробка. Кем и когда были изобретены современные спички

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.

Первые настоящие спички были изобретены 10 апреля 1833 года, когда в массу для спичечных головок был введён жёлтый фосфор. Именно этот день и считается днём рождения первой спички.

В русском языке слово «спичка» является производным от старорусского слова «спички» - множественной формы слова «спица» (заострённая деревянная палочка). Первоначально это слово обозначало деревянные гвозди, которые использовались при изготовлении обуви (для крепления подошвы).

Поначалу для обозначения спичек использовалось словосочетание «зажигательные (или самогарные) спички», и только после широкого распространения спичек первое слово стало опускаться, а потом и вовсе исчезло из обихода.

Из чего делают спички?

Большинство предприятий по производству спичек делают их из осины. Кроме этого вида древесины, используют ещё липу, тополь и другие деревья. Специальная машина для изготовления спичек за восьмичасовой рабочий день может произвести до 10 млн экземпляров.

Почему спички горят?

Когда мы трём 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 градусах. Сначала загорается коробок, а не спичка. Чтобы намазка на коробке не сгорела вся сразу, в её состав вводят флегматизаторы. Они поглощают часть выделенного тепла.

Половина массы головки - окислители, в частности бертолетова соль. При разложении она легко отдаёт 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. Всё это связано вместе разными клеями.

Какие бывают спички?

Помимо обычных (бытовых) спичек, существует около 100 видов специальных спичек, различающихся размером, цветом, составом и степенью горения.

Самыми распространёнными видами являются:

– штормовые - горят даже под водой и на ветру (ветровые, охотничьи);

– термические - ими можно паять (сваривать), так как они испускают большое количество тепла;

– сигнальные - способны выделять цветное пламя;

– каминные и газовые - длинные спички для разжигания каминов и газовых плит;

– декоративные (сувенирные) - подарочные спички, часто имеют цветную головку;

– фотографические - используются для создания мгновенной вспышки.

1. Спички с разноцветными головками (красными, синими, коричневыми, зелёными и др.), вопреки существующему мифу, отличаются друг от друга только цветом. Горят они абсолютно одинаково.

2. Горючая масса для спичек когда-то готовилась из белого фосфора. Но потом выяснилось, что вещество это вредно для здоровья - образующийся при горении дым был ядовит, а для самоубийства было достаточно съесть всего лишь одну спичечную головку.

3. Первая российская спичечная мануфактура была зарегистрирована в 1837 году в Петербурге. В Москве же первая фабрика появилась в 1848 году. Поначалу спички производились из белого фосфора. Безопасный красный фосфор стали использовать только в 1874 году.

4. Спичечный коробок советского/российского образца по ГОСТу имеет длину ровно 5 см, что позволяет с его помощью измерять размеры предметов.

5. С помощью спички можно вывести чернильное пятно с клеёнки. Для этого необходимо немного увлажнить загрязнённую поверхность клеёнчатой скатерти и потереть головкой спички пятно. После исчезновения загрязнения клеёнку необходимо смазать оливковым маслом, а затем вытереть ватным тампоном.

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 — 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.

Как делают спички?

Мы привыкли пользоваться спичками и уже не удивляемся, как сильно они упрощают нам жизнь, хотя древнему человеку их применение показалось бы настоящим волшебством. Если вам стало интересно, как делают спички, давайте рассмотрим алгоритм их изготовления.

Материал изготовления

Обычно спички создают из горючего материала, а именно из дерева. На конце деревянной палочки есть серная головка, которая отвечает за зажигание. Кроме дерева (осины и липы) для создания спичек и спичечных коробков используется воск и картон.

Типы спичек

Сами спички имеют сотни своих разновидностей. Их отличают друг от друга по составу, по принципу горения, по цвету и даже по размеру. Например, можно отметить несколько видов спичек, которые отличаются друг от друга по виду зажигания:

• бестерочные - легко зажигаются при трении о любую поверхность;
• терочные - самые распространенные спички, которые могут зажигаться только трением об особую поверхность, которая называется «терка».

Самыми популярными типами спичек являются такие:

• штормовые - могут гореть в любой ситуации, даже при сильном ветре и в воде;
• термические - выделяют много тепла, такие спички можно даже использовать для паяния;
• сигнальные - эти спички выделяют цветное пламя;
• каминные - по названию сразу понятно, что их используют для зажигания камина;
• фотографические - помогают создавать моментальные вспышки.

Технология изготовления спичек

Спичка имеет очень простое строение. Она состоит из основы и головки. Но это вовсе не означает, что производство этих незаменимых предметов легкое. Во всем процессе создания спичек можно отметить несколько этапов:

1. Первым этапом всей работы является создание основы для спички. В стандартной технологии используется дерево осины или сосны. Заготавливаются бревна и красятся известью их торцевые части, что позволяет избежать гниения древесины.
2. Подготовленные бревна теперь нужно очистить от коры и распилить на тонюсенькие листы, которые затем разрежутся на палочки. Чтобы изготовить спичечную солому, нужно потратить около 60 процентов всей имеющейся древесины. Стандартный размер спички - 4,25 см в длину и 0,16-0,22 см в толщину. Естественно, чтобы создать продукцию такого размера, необходимо задействовать специальное оборудование. Процесс заготовки имеет определенные отличия, всё зависит от вида спичек. Если необходимо изготовить продукцию с квадратным сечением, то применяется шпоновый метод. Если же спички будут круглыми - штамповый способ.
3. Заготовки для спичек теперь нужно обработать специальным химическим раствором, который выполняет противопожарную функцию. Например, это может быть ортофосфорная кислота. После того как заготовка подсохнет после пропитки, один из краев спички покрывается парафином, что позволяет спичке воспламеняться без особых усилий.
4. Теперь все обработанные спички окунают в раствор серы, применяя специальную матрицу, которая представляет собой двухметровую ленту. Благодаря этому образовываются спичечные головки. Затем готовые спички высушивают.

Когда делают спички, параллельно изготавливаются коробки из больших рулонов картона. На картон наносится необходимый рисунок и так называемая терка - то место, о которое чиркают спичку. Затем картон разрезается и складывается в коробки. В них впоследствии будут упакованы готовые спички. Вот такой процесс изготовления!