Архив за месяц: Январь 2014

СпичкиКазалось бы, что может быть проще спичек? Но и они имеют свою историю. 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. Способы добывания огня искали ещё первобытные люди. Энергичное трение двух кусков дерева – один из таких способов. Самовоспламенение древесины происходит при температуре выше 300°C. Понятно, какие мускульные усилия необходимо приложить для локального разогревания древесины до такой температуры. И тем не менее, в свое время овладение этим способом было величайшим достижением, так как использование огня позволило человеку в значительной мере снять с себя зависимость от климата, а значит, расширить пространство для существования. В средние века появилось для этой цели более удобное приспособление — огниво, но и с ним разжигание огня требовало известной сноровки и усилий. Чаще всего огниво представляло из себя футляр из металла или кожи, содержавший в себе кремень, металлическое кресало и трут. 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. Затем, придумали 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. Очевидно, так и появились первые спички.

КресалоИтак, спичка — это палочка из горючего материала, снабжённая на конце зажигательной головкой, служащая для получения открытого огня. 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.

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).

Горящая спичкаВ России наиболее распространёнными являются осиновые тёрочные спички. Тёрочные спички различного типа являются основным массовым видом спичек во всём мире. Бестёрочные спички выпускаются в основном в Англии и США, в ограниченном количестве.

У спички температура пламени 750—850 градусов, при этом 300 градусов — температура воспламенения дерева, а температура горения дерева равняется примерно 800—1000 градусов.

История изобретений и открытий в химии в конце 18 — начале 19 века, приведшая к изобретению различного типа спичек, достаточно запутана. Международного патентного права тогда ещё не существовало и страны Европы в большинстве проектов часто оспаривали первенство друг друга, и всевозможные изобретения и открытия появлялись иногда почти одновременно в разных странах. Поэтому имеет смысл говорить только о промышленном производстве спичек.

В 1812 году Шансель изобрел первые самозажигающиеся спички, еще весьма несовершенные, однако с их помощью можно было добыть пламя гораздо скорее, чем при помощи огнива. Спички Шанселя 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 эти спички не получили широкого распространения. Более практичными должны были стать спички с головками, загорающимися при легком трении.

Бертолетова сольГоловки в спичках Джона Уокера (английского химика и аптекаря) состояли из смеси сульфида сурьмы, бертолетовой соли и гуммиарабика (вязкой жидкости, выделяемой акацией). Датируется данное изобретение 1826 годом. При трении такой спички о наждачную бумагу или другую достаточно шершавую поверхность её головка легко зажигалась. Правда, говорят, что запах они имели ужасный. Спички Уокера были длиной в целый ярд (0,9144 метра!). Они упаковывались в оловянные пеналы по 100 штук. Позднее стали продаваться спички меньшей величины.

В 1830 году Шарль Сориа (19-летний французский химик) изобрёл фосфорные спички, состоявшие из смеси бертолетовой соли, белого фосфора и клея. Эти спички были весьма огнеопасны, поскольку загорались даже от взаимного трения в коробке и при трении о любую твёрдую поверхность, например, подошву сапога. В то время даже ходил английский анекдот, содержание которого примерно таково: «Целая спичка говорит другой, полуобгоревшей: «Видишь, чем кончается твоя скверная привычка чесать затылок!». Спички Сориа не имели запаха, однако были вредны для здоровья, поскольку белый фосфор очень ядовит, чем пользовались многие самоубийцы для сведения счётов с жизнью.

СераОсновным недостатком спичек Уокера и Сориа была нестабильность зажигания черенка спички — время горения головки было очень мало. Выход нашёлся в изобретении фосфорно-серных спичек, головка которых изготавливалась в два этапа — сначала черенок обмакивался в смесь серы, воска или стеарина, небольшого количества бертолетовой соли и клея, а затем в смесь белого фосфора, бертолетовой соли и клея. Вспышка фосфора зажигала более медленно горящую смесь серы и воска, от которой зажигался черенок спички. Эти спички оставались опасными не только в производстве, но и в использовании — погашенные черенки спичек продолжали тлеть, приводя к частым пожарам. Эту проблему удалось решить, пропитав черенок спички фосфорнокислым аммонием. Для стабильного горения черенка его начали пропитывать воском или стеарином (позднее — парафином).

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 запатентовал первую «шведскую спичку», дошедшую до наших дней почти без изменений. Позднее фосфор был полностью выведен из состава головок спичек и оставался только в составе намазки (тёрки).

Горящая спичкаВыпуск фосфорных спичек начался в России примерно в 1833-37 годах, но ни упаковки, ни этикетки первых фабрик не сохранились, да и точных документальных данных по их месторасположению пока не обнаружено. В России достаточно рано обратили внимание на чрезвычайную опасность белого фосфора — уже в 1862 году появились ограничения на оборот белого фосфора, а в 1882 году на спички из белого фосфора был установлен акциз вдвое больший, чем на «шведские» спички. К началу 20 века производство спичек с использованием белого фосфора в России постепенно сошло на нет.

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

К 1922 году 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 1930-х годов производство спичек все ещё не обеспечивало потребности страны. К 1940 году на многих фабриках была проведена реконструкция, были установлены первые спичечные автоматы, и производство спичек значительно увеличилось. Страна стала экспортировать спички в коммерческих масштабах.

Охотничьи спичкиПомимо обычных (бытовых) спичек стали изготовляться 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 — меньшей длины, 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.

Каминные спичкиОсобым сортом спичек являются ветровые. Они позволяют использовать пламя при силе ветра в 10…12 баллов. Длительность горения таких спичек равна 5…10 с. В отличие от обычных спичек у ветровых удлиненная форма головки (10…12 мм). Для продления времени горения в состав головки вводят крахмал. Для усиления ветроустойчивости спичек (до 12 баллов) в состав головки вводят нафталин. При изготовлении влагоупорных спичек их головки покрывают нитроцеллюлозной пленкой.

За период более чем 150 лет было перепробовано большое количество рецептур зажигательных масс, из которых изготавливают головки спичек. Все они являются сложными многокомпонентными системами. В них входят: окислители (хромпик, бертолетовая соль, пиролюзит), дающие кислород, необходимый для горения; горючие вещества (сера, животные и растительные клеи, сульфид фосфора ); наполнители – вещества, предотвращающие взрывной характер горения головки (измельченное стекло, оксид железа); склеивающие вещества (клеи), которые одновременно являются и горючими; стабилизаторы кислотности (ZnO, CaCO3 и др.); вещества, окрашивающие спичечную массу в определенный цвет (органические и неорганические красители).

Горящая спичкаТемпература горения спичечных головок достигает 1500 градусов, а температура их воспламенения лежит в пределах 180…200 градусов.

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, железный сурик, пиролюзит, мел, клей.

Как мы видим, спички не так просты, коими кажутся на первый взгляд, и 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. Кроме того, даже в одной маленькой спичке сосредоточена не только большая энергия, но и опыт многих поколений и труд многих людей.

Источники:

http://ru.wikipedia.org

http://pro-business.kz

http://n-t.ru

Рейтинг@Mail.ru