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.
Вам будет интересно:Нагревающий кабель: характеристика, особенности монтажа, область применения
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 шведских спичек в 1855 году: сера, хлорат калия (бертолетова соль KClO3), 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 температуры пламени. 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
16KClO3 + 3Р4 С3 --> 16 Kcl + 9 SO2.
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.